研究进展：天敌瓢虫适应新猎物的机制

    由于对环境友好和对人类健康无害，生物防治被认为是在有害生物治理中最安全和有前景的方法之一。捕食性瓢虫是蚜虫、蚧虫、粉虱、叶螨等多种农业害虫的重要天敌，这些天敌瓢虫在过去100多年的害虫生物防治实践中有举足轻重的地位。但是，瓢虫科昆虫食物范围甚广，包含取食真菌、植物和上述节肢动物的种类。有些种类捕食谱较广，有些则相对专化。天敌瓢虫的非靶标攻击是生物防治中一个严重的生态安全问题。异色瓢虫Harmonia axyridis在引进地捕食中性甚至有益的生物，引发严重的生态问题；北美地区引进七星瓢虫Coccinella septempunctata亦面临相似的问题。这是由于我们对天敌瓢虫食性范围的认识仍然很片面，尤其是引进天敌瓢虫在新环境里面临持久的或频繁的对新食物适应，当中的演化和食性改变很少被考虑到。为了使瓢虫天敌更高效和安全地应用于生物防治，我院庞虹教授团队近年来开展了一系列关于瓢虫食物改变后适合度变化、瓢虫适应食物改变的转录调控、瓢虫食性变化及其遗传机制等方面的探索研究。

    近日，研究团队在BMC Genomics上发表题为“Changes in life history traits and transcriptional regulation of Coccinellini ladybirds in using alternative prey”的有关瓢虫食性的研究进展，进一步揭示了瓢虫适应新猎物的机制。该研究以我国生物防治中最常用的异色瓢虫、七星瓢虫、龟纹瓢虫Propylea japonica和孟氏隐唇瓢虫Cryptolaemus montrouzieri为实验对象，探究它们取食替代猎物时的适应性和演化现象。我们发现，自然界里捕食谱更广的异色瓢虫、七星瓢虫和龟纹瓢虫喂饲单一新猎物时表现力下降，相反，被认为专食粉蚧的孟氏隐唇瓢虫饲喂新猎物时表现力下降程度较小。转录组测序和分析检测出这些瓢虫取食新食物后有大量基因发生差异表达，这些差异表达基因主要富集在化学感受、营养和毒物代谢等功能上，表明瓢虫通过搜索、消化或解毒等生理功能的调控去适应新猎物。本研究探讨了不同食性瓢虫适应新猎物的机制，食性较专化的瓢虫可能存在非靶标攻击的风险；另外，挖掘出的食性相关功能基因为后续瓢虫食性演化研究提供了线索。本研究为天敌瓢虫大量扩繁中替代寄主的选择、以及天敌田间利用的安全性提供科学依据。生命科学学院博士生陈梅兰为本论文的第一作者，专职副研究员李浩森和庞虹教授为通讯作者。本研究受国家自然科学基金（项目编号31702012, 31970439）、国家重点研发计划（项目编号2017YFD0201000）等项目的资助。

（论文链接：https://doi.org/10.1186/s12864-020-6452-0）

图1 四种国内生物防治最常用的瓢虫的系统发育关系以及他们偏好的猎物。其中孟氏隐唇瓢虫Cryptolaemus montrouzieri被认为专食粉蚧，而其它三种瓢虫捕食谱更广

图2 取食不同猎物瓢虫的生命史特征比较。取食新猎物使瓢虫的表现力不同程度地下降，当中捕食谱更广的三种瓢虫下降更严重

a-c Coccinella septempunctata (CS), d-f Harmonia axyridis (HA), g-i Propylea japonica (PJ) and j-l Cryptolaemus montrouzieri (CM)

图3 瓢虫取食新猎物后相关基因的表达情况，表明瓢虫通过搜索、消化和解毒等生理功能的调控去适应新猎物。