两种色型豌豆蚜种群演替对大气CO2浓度升高的响应机制

The pea aphid is one of important pests on legume crops and forages, which include red and green color morphs. In recent years, the population of red pea aphid rises year by year. Because there is significant difference in the response to environmental conditions and virulence between the red and green pea aphid, the pea aphid population will break out and cause heavy losses once the changes in environmental conditions and crop varieties resistance loss. Intraspecific competition and succession is the hot focus in ecology, and the competition and succession mechanism with the elevated CO2 is especially the core contents of biological succession. In this project, the artificial condition of elevated CO2 is simulated and alfalfa is to be used as the host plant. It is aimed to study the influence of elevated CO2 on the host plant nutrients and secondary metabolites, and to explore the adaptive strategy and the food competition mechanism of two color morphs of pea aphid with the elevated CO2, which will provide theoretical basis to reveal population dynamics and succession mechanism of two color morphs of pea aphid.

豌豆蚜是重要的豆科作物及牧草害虫。近年来，红色型豌豆蚜的种群数量所占比例在逐年上升。由于红色型和绿色型豌豆蚜对环境条件的反应及致害性存在显著差异，一旦环境条件变化及作物品种抗性丧失，会造成种群数量爆发成灾。生物间竞争演替是生态学研究的热点问题，尤其是大气CO2浓度升高对生物种群演替的响应机制研究更是国内外关注的焦点。本项目利用人工模拟大气CO2浓度升高环境，以苜蓿为寄主植物，以红色型和绿色型豌豆蚜为研究对象，系统研究CO2浓度升高对寄主植物体内营养物质和次生代谢物质含量的影响规律，红色型和绿色型豌豆蚜对大气CO2浓度升高的适应对策及其对食物资源的竞争机制，揭示两种色型豌豆蚜的种群动态及演替机制。

豌豆蚜是重要的豆科作物及牧草害虫。生物间竞争演替是生态学研究的热点问题，尤其是大气CO2浓度升高对生物种群演替的响应机制研究更是国内外关注的焦点。本项目系统研究了CO2浓度升高对寄主植物体内营养物质和次生代谢物质含量的影响规律，探讨了红色型和绿色型豌豆蚜对大气CO2浓度升高的适应对策及其对食物资源的竞争机制，研究了CO2浓度升高后天敌阿尔蚜茧蜂对两种色型豌豆蚜种群数量变化的影响，取得以下主要结论：（1）研究了CO2浓度升高对两种色型豌豆蚜生长发育、净增殖率、内禀增长率的影响以及体内能量物质的变化，明确了两种色型豌豆蚜对CO2浓度升高的适应对策。CO2浓度升高条件下，连续6代以紫花苜蓿为寄主的两种色型豌豆蚜发育历期、平均世代周期均延长。平均产蚜量、净增殖率、内禀增长率和周限增长率均减小，且随着世代数的增加，差异越显著。绿色型豌豆蚜整体比红色型豌豆蚜对高CO2浓度的响应更显著。（2）研究了CO2浓度升高对寄主植物体内蛋白、可溶性糖、淀粉、简单酚、总酚、单宁、黄酮类等营养物质和次生代谢物质含量的影响规律，明确了寄主植物营养物质和次生物质含量的改变对两种色型豌豆蚜体内能量物质和种群生物学参数的影响。CO2浓度升高可显著增加植株叶片组织可溶性蛋白质、可溶性糖、游离氨基酸和淀粉含量，次生代谢物质总酚、简单酚、单宁和总皂苷含量也显著上升，显著影响豌豆蚜的生长发育及种群内禀增长率。随着豌豆蚜对植株为害程度的加重其植株体内可溶性蛋白呈下降趋势，而可溶性糖和淀粉含量则显著上升，次生代谢物质黄酮、总酚、简单酚含量与植株受害程度呈正比。（3）研究了在CO2浓度升高环境中两种色型豌豆蚜单一生物型和共存条件下的生态策略，明确了对食物资源的竞争机制。研究成果对于豌豆蚜田间种群动态的监测预警和制定防治策略等均具有重要的理论价值和应用前景。