瓜实蝇与南瓜实蝇种间竞争取代机制研究

瓜实蝇与南瓜实蝇作为两种具有重要经济意义的实蝇类害虫，它们同属于双翅目实蝇科果实蝇属，且形态和习性相似，亲缘关系很近，寄主相同，生态位重叠。但瓜实蝇种群明显抑制南瓜实蝇种群的形成与发生。因此以瓜实蝇和南瓜实蝇的种间关系为模式系统，从生态学、行为学等角度，通过系统的比较瓜实蝇与南瓜实蝇在不同温度、不同寄主条件下的生态学特性（发育、存活、生殖等）及是否存在明显的幼虫竞争、产卵位点竞争和生殖干涉，进而综合分析明确瓜实蝇竞争取代南瓜实蝇的主要机制。为评估瓜实蝇与南瓜实蝇的不同入侵与为害能力以及采取不同的防治策略提供重要参考，同时有助于加深对物种竞争取代在生物入侵扩张过程中重要作用的认识，促进入侵生物学理论发展。

瓜实蝇与南瓜实蝇同属于双翅目实蝇科，亲缘关系极近，野外调查研究发现瓜实蝇种群数量上明显多于南瓜实蝇种群数量，瓜实蝇种群抑制了南瓜实蝇种群的建立与发生，两种实蝇可能存在竞争取代。基于此科学问题，本项目从昆虫生态、行为学角度，研究比较两种实蝇在不同温度、不同寄主条件下的生物学生态学表现，重点研究了两种实蝇幼虫取食共同寄主的种间竞争关系。研究结果显示：瓜实蝇与南瓜实蝇在温度18℃至31℃范围内，在南瓜、黄瓜、苦瓜等9种寄主上的平均发育历期、初羽化一日龄雄成虫、雌成虫体重、成虫羽化率、存活表现上差异不大。在适宜温度24℃至27℃范围内，两种实蝇幼虫在不同寄主和食物不足、适量、充足多种处理下的幼虫取食竞争研究中，未呈现显著的竞争关系。但在较低温18℃、较高温30℃条件下的幼虫取食竞争试验中，瓜实蝇幼虫表现出明显的竞争优势,瓜实蝇羽化数量明显多于南瓜实蝇。可推断，瓜实蝇对不利环境温度的耐受性要优于南瓜实蝇。根据这一有趣生物学现象，对两种实蝇热激蛋白基因家族进行了生物信息学分析，研究发现与南瓜实蝇相比，瓜实蝇在热激蛋白HSP10、sHSP、HSP70、HSP90家族均有基因表达为上调，尤其是HSP70家族有多个基因表达上调，热激蛋白基因的表达上调，有利于提高昆虫的对环境温度的耐受性。这从分子水平有力支持了瓜实蝇对不利温度的耐受性能力比南瓜实蝇强的推断。本项目的特色是从生物学现象到分子层面找到有助于瓜实蝇取代南瓜实蝇的证据，但瓜实蝇要竞争取代南瓜实蝇可能存在多种机制结合，且可预见瓜实蝇竞争取代南瓜实蝇应多发生于特定环境，彻底取代难以实现，多是种群抑制或是生态位排挤。为进一步评价瓜实蝇与南瓜实蝇的种间关系，今后的研究需要对同域分布区域的两种实蝇野外种群动态做更详细的田间调查，同时还需继续或深入研究在极端环境适应能力，寄主适应能力、产卵、求偶识别等的分子机制及交配行为机制，以深入了解瓜实蝇的入侵、危害、适应能力，为入侵瓜实蝇的有效防控提供更全面的理论认识与参考。