泽兰实蝇胁迫下紫茎泽兰入侵种群的适应与扩张机制

Procecidochares utilis Stone, a specialist natural enemy, has been introduced to control the invasive Ageratina adenophora Sprengel in our country since 1980's of the last century, and established normal natural population in some regions, but shows relative poor effect to this weed. Some researches have indicated that, the energy of growth and anti-herbivore defences in some invasive plants could reallocate, which was arised from the stress of biotic or abiotic factors. In order to explain how to adapt to the stress of P. utilis and keep spread in invasive regions of A. adenophora, with the biogeographical approaches, the effects of P. utilis on the contents of allelochemicals (DTD, HHO, DBP, DEHP) in rhizosphere and anti-herbivore chemicals in aboveground parts (PA, GT) of A. adenophora of native (Mexico) and invasive (China) populations, and the changes of life history parameters of P. utilis population feeding on the native and invasive A. adenophora, under different ecological conditions (plant development stages, soil nutrition, density of parasite), are chose to investigate in this research program. Our findings will test and develop the "Contemporary Evolution Hypothesis (CEH)" of invasive plants, offer some fresh theory of invasive mechanism about reallocation of the resource between allelopahty and anti-herbivore of invasive plants with the inducement of natural enemy, and renew the guideline of risk analysis for introduced natural enemy from the part of allelopathy.

泽兰实蝇是我国上世纪八十年代引进用于控制入侵杂草紫茎泽兰的专食性天敌，已在很多地区建立了稳定的自然种群，但控制作用较弱。已有研究证实生物或非生物的胁迫作用强弱，诱导入侵植物在生长与防御物质资源方面的再分配。本项目围绕"紫茎泽兰入侵后如何适应泽兰实蝇的胁迫并继续扩张"这一科学问题，以原产地(墨西哥)紫茎泽兰种群为对照，采用生物地理比较法，重点研究不同生态条件（植株生育期、土壤营养、寄生密度）下，泽兰实蝇寄生对原产地与入侵地的紫茎泽兰根际化感物质(泽兰二酮、羟基泽兰酮、邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二(2-乙基)己酯)和地上抗虫物质(吡咯里西啶类生物碱、没食子丹宁)含量的影响，以及泽兰实蝇自身种群增长参数的变化。研究结果将推动入侵植物"快速进化假说"的发展，提出天敌诱导的"化感/抗虫资源再分配"的入侵机制新理论，并为天敌引进中风险评估的指标体系构建从化感作用的角度丰富内涵。

泽兰实蝇是我国上世纪八十年代引进用于控制入侵杂草紫茎泽兰的专食性天敌，已在很多地区建立了稳定的自然种群，但控制作用较弱。已有研究证实生物或非生物的胁迫作用强弱，诱导入侵植物在生长与防御物质资源方面的再分配。本项目围绕“紫茎泽兰入侵后如何适应泽兰实蝇的胁迫并继续扩张”这一科学问题，以原产地（墨西哥）紫茎泽兰种群为对照，采用生物地理比较法和同质园试验，重点研究泽兰实蝇寄生对原产地与入侵地的紫茎泽兰根际化感物质（泽兰二酮、羟基泽兰酮、邻香豆酸）和地上抗虫物质（类黄酮类、单宁类）含量的影响，以及泽兰实蝇自身种群增长参数的变化。结果表明：1）紫茎泽兰原产地种群的单宁类和类黄酮多项抗虫物质的含量不同程度地高于入侵地的，尤其在植株的茎尖（泽兰实蝇寄生点）部位；根际化感物质方面，入侵种群的邻香豆酸含量和泽兰二酮显著高于原产地的。2）被泽兰实蝇寄生后，入侵地的抗虫物质含量有所下降，根际化感物质邻香豆酸含量上升，而原产地种群抗虫性有一定增加。3）泽兰实蝇在原产地与入侵地紫茎泽兰植株上的种群增长参数有明显差异，呈现入侵地紫茎泽兰上的泽兰实蝇发育历期较原产地短，而下一代羽化虫量增加。4）应用“成虫反查归纳”思路，通过每个处理多次重复，至泽兰实蝇成虫羽化后定量归纳不同寄生强度的影响，创制了一种评价泽兰实蝇对紫茎泽兰寄生效果的新方法。这些结果综合表明，紫茎泽兰入侵后应对专一性天敌的适应性为抗性以及诱导抗性在下降，但化感作用有所增加。研究结果将丰富入侵植物“快速进化假说”的内涵，发展天敌诱导的“化感/抗虫资源再分配”的入侵机制理论，在方法上为多寄生性天敌控制效果的定量评价提供了一种新技术。