基于DNA宏条形码技术的稻田生态系统主要捕食性天敌食物网解析和生态调控功能研究

Generalist predators are effective biological control agents, and improvement of our understanding on the interactions between generalist predators and their prey could be essential for development of integrated pest management programs. Based on the methods and data developed by our research group, this project has four aims: (1) to develop the assay for detecting the prey spectrum of generalist predators in rice ecosystem based on DNA metabarcoding and high throughput sequencing; (2) to identify and compare the food webs, prey preference, diet switching and predation on rice planthoppers of six major generalist predators species in rice ecosystems under various ecological conditions; (3) to elucidate the mechanisms of population dynamics of rice planthoppers under the regulation roles provided by the diversity and evenness of generalist predators which assemblages can be enhanced via the various agromanagement practices; (4) to understand the mechanisms behind interactions between generalist predators and planthopper preys. This study will help to evaluate the relative importance on planthopper biological control by these major generalist predators and to gain insights into natural regulating functions in rice ecosystems for improvement of rice pest management.

探索现代集约农业条件下有害生物的生态治理，明确和加强天敌食物链和食物网结构功能和连接度，促进其对害虫的生态调控，有助于更有效地发挥和提高广食性捕食性天敌的控害效能。本项目以稻田生态系统捕食性天敌控制稻飞虱等主要害虫为例，在已有数据基础上拓宽研究思路、创新技术体系，重点研究：1)建立基于稻田节肢动物DNA宏条形码技术的稻田广食性天敌食物网的深度解析体系；2)探索稻田生态系统不同生态调控下六种生态类型的主要广食性天敌的食物网结构特征、时空动态即猎物多样性、猎物选择和转换机制；3)揭示主要捕食性天敌的食物链功能和对稻飞虱等害虫的控制作用及其促进途径；4)阐明生态调控条件和田间节肢动物群落组成通过捕食性天敌功能团–害虫营养关系互作介导的反馈机理、控害效能及助增途径，建立在生态调控农田调控广食性捕食天敌的猎物转换、增强控害功能的途径，开拓改善农业技术，提高捕食性天敌自然控制功能，促进农田生物防治。

水稻生态系统中有丰富的捕食和寄生稻飞虱的天敌，它们能显著控制稻飞虱种群的发展。本报告利用DNA Metabarcoding技术研究了稻田五种主要捕食性天敌的猎物谱和捕食动态，比较了各种天敌的猎物转换及其调控稻飞虱种群数量动态的机制，为提升农田生态系统捕食性天敌控害功能提供参考。主要工作如下：. (1) 初步建立了稻田主要节肢动物条形码数据库。利用多种方法，采集稻田节肢动物种类，建立了包含131种稻田主要节肢动物的条形码参考数据库。. (2) 筛选和设计出合适的高通量测序引物。根据已有数据库，筛选设计了一对minibarcode测序引物。该引物评估表明，Mod1490F2-ZBJR引物对可扩增的物种占评估种类数的87.67%，平均亮度为2.77个“﹢”，为后续研究奠定基础。. (3) 基本明确了五种主要天敌的猎物谱及猎物转换机制。采用DNA宏条形码方法，比较了稻田五种主要捕食性天敌对主要害虫白背飞虱和褐飞虱的生态控害功能、猎物多样性和猎物转换动态，表明稻田广食性捕食性天敌具有较宽的猎物谱，对白背飞虱和褐飞虱具有随着主要飞虱种类种群数量变化进行猎物转换的功能，广食性天敌之间存在普遍的群内捕食现象。. 综上结果表明近年来发展的DNA宏条形码技术的应用有助于我们加深对稻田生态系统天敌对有害生物的控制作用和机制的了解和明确。