基于群体基因组学的孟氏隐唇瓢虫引进地适应性研究

Cryptolaemus montrouzieri Mulsant is native to Australia, and has been worldwide introduced as a biological control agent due to its ability to control mealybugs. However, its environmental risk as an introduced agent has not been evaluated, and its genetic pattern of local adaptation is still unclear. This research is aim to explore the genetic adaptation of the introduced Cryptolaemus montrouzieri in genome-level based on next-generation sequencing. The native, lab/factory reared and locally established populations will be collected and studied. The RAD sequencing will be used to discover SNP markers. The genetic diversity, divergence and demographic history will be analyzed. The genes under selection and related ecological factors will be identified. This research will provide theoretical basis for securely used of the introduced biological control agents.

孟氏隐唇瓢虫Cryptolaemus montrouzieri Mulsant原产澳大利亚，作为粉蚧类害虫的捕食性天敌，自1891年起被广泛引进到包括中国在内的全球多个国家和地区。但是，至目前还没有对引进孟氏隐唇瓢虫的生态风险作评估，对孟氏隐唇瓢虫在引进地的适应机制仍不清楚。本研究将基于新一代测序技术，从基因组的水平揭示孟氏隐唇瓢虫在人为引进后适应性的遗传机制。本研究将收集孟氏隐唇瓢虫的澳大利亚原产地种群、全球实验室和商品化饲养种群以及引进地定殖种群，采用RAD标记测序技术，从基因组里挖掘SNP位点，分析种群的遗传多样性和种群分化、种群的动态历史，以及分析表达基因的突变来推测选择压力水平及相关的生态因子，从而探讨该引进天敌的遗传变异模式与环境变化的关系，为引进天敌的合理安全使用提供理论依据。

瓢虫在害虫生物防治中担任着重要的角色。但是包括瓢虫在内的天敌在生物防治应用中会因遗传漂变或选择压力变化而发生性状进化，影响天敌的生物防治效果。本研究以原产澳大利亚、用于防治粉蚧类害虫的孟氏隐唇瓢虫为例，分析孟氏隐唇瓢虫引入全球各地后的种群进化，以及长期取食替代猎物蚜虫时的适应进化。研究测试的孟氏隐唇瓢虫各地种群在基因组水平发生显著的强遗传分化。高分化系数的位点分布在多种功能基因上，可能影响瓢虫生理的多个方面。排除受选择位点后所得结果与所有位点计算的相似，说明中性漂变是瓢虫进化的主要力量。食性是决定捕食性瓢虫使用价值的最重要性状，但目前我们对瓢虫的取食范围和对新食物适应能力的认识仍然不足。之前我们发现以粉蚧为主要食物的孟氏隐唇瓢虫，也能够取食常见蚜虫，但各项表现力均下降。本项目我们继续以孟氏隐唇瓢虫对研究对象，发现其持续食蚜的种群表现力在第四代即有回升。尤其是在繁殖力方面，持续食蚜的支系返回取食粉蚧后繁殖力得到提高；相对应地，一个卵黄蛋白原稀有基因型在F4里变成唯一的基因型。更广的取食范围意味它们对本地生态系统带来更多影响。由于存在这种短期适应新猎物的可能，使用捕食性瓢虫时需要根据其非靶标攻击的潜力评估其使用的风险。