武汉植物园在入侵生态学和生物防治合作研究中取得新进展

2010-9-03 00:00 来源: 中国科学院
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  最近,国际权威生态学期刊Ecological Applications在线发表了中科院武汉植物园在生物防治入侵植物研究领域的最新成果。

  生物防治是通过从原产地引入专食性天敌来控制外来入侵生物的方法。其理论依据是入侵生态学中的“天敌理论”,即外来入侵生物在传入地暴发成灾是因为逃避了原产地天敌的控制。尽管一些国家引进利用原产地天敌已经成功控制了很多入侵植物,但是,国际上生物防治入侵植物的成功率还不到40%。一些引进的天敌昆虫野外释放后迅速建立种群,田间种群密度甚至远高于在原产地的密度,但对入侵植物的抑制效果却很低。这种看似矛盾的现象背后隐藏什么秘密?这方面的研究成为国际生物防治领域的重要课题。

  武汉植物园入侵生物学实验室以乌桕为例,从入侵植物为适应新的环境而演化出的新的防御策略来探讨生物防治失败的原因。着重研究了乌桕入侵种群和本地种群与专食性天敌昆虫—乌桕卷象(Heterapoderopsis bicallosicollis)的互作关系。研究发现,在释放相同数量昆虫3个月后,入侵种群乌桕生物量明显高于本地种群,表明入侵种群耐受性高于本地种群;更为有趣的是,入侵种群上昆虫的数量也高于本地种群上昆虫数量。这说明,入侵植物种群因为较低的抗性,更适合昆虫取食和繁殖,但是因为入侵种群同时具有较高的忍耐昆虫危害的能力,补偿生长十分旺盛,因此,植物生长受抑制程度反而低于本地种群。据此推测,如果引进卷象到入侵地防治乌桕,昆虫可能会在乌桕上迅速建立种群,而且种群数量还会比较大,但对乌桕的实际控制效果反而较低。

  这一发现可以帮助解释很多生物防治项目失败的原因,有助于预测天敌控制效果。目前进行的生物防治天敌释放前的效果预测大多仅测试原产地植物种群,而入侵地种群相对原产地种群很多性状都发生了改变,如防御天敌的能力。如果在预测控制效果时没有包括入侵种群,将会导致预测结果不准确,直接影响生物防治效果。本项研究的创新之处在于从入侵植物与昆虫的关系演化角度出发,预测和评估天敌昆虫的效果,为准确筛选有效天敌提供新的理论依据。

  该研究是由武汉植物园入侵生物学实验室博士生王毅和黄伟在中国科学院“百人计划”丁建清研究员指导下完成。这是继前不久在Journal of Ecology联合发表文章后,该实验室与美国莱斯大学、美国农业部入侵植物实验室以及南京农业大学合作的又一成果。