种实昆虫寄主专一性的纬度梯度性研究

The pattern of host specificity of herbivorous insects along gradients is key to understanding the global species richness and the pattern of global biodiversity. Although the negative relationship between host specificity and latitude is widely accepted, empirical researches are inconsistent in their results. The project here focuses on the fruit/seed-feeding insects, sets study sites along tropics (Xishuangbanna), subtropics (Dujiangyan) and temperate (Baotianman) regions, applies seed traps to sample the falling fruits and seeds across each permanent plot, delimitates insect species by DNA metabarcoding, and measures host specificity via phylogenetic diversity of host plant species to test the latitudinal gradient of host specificity of fruit/seed-feeding insects. The project will fill the gaps on herbivorous guilds and study regions involved in past researches, and improve our understanding on the causes of latitudinal gradient of herbivore diversity.

研究植食性昆虫的寄主专一性及其梯度性对于理解全球物种数量和地球生物多样性分布格局具有重要意义。虽然植食性昆虫的寄主专一性随纬度降低而增加的假说被普遍接受，但至今未得到广泛的实证研究支持。本项目以种实昆虫为研究对象，沿热带（西双版纳）、亚热带（都江堰）和暖温带（宝天曼）的纬度梯度设置研究地点，利用种子接收器在固定样地内采样，基于DNA高通量条形码对昆虫分类，通过寄主植物的谱系多样性反映寄主专一性，检验种实昆虫寄主专一性在纬度梯度上的格局。本项目将弥补已有研究在研究类群和研究地域上存在的较大空缺，增进对植食性昆虫多样性纬度分布格局的成因的理解。

为什么热带的生物多样性最为丰富？这一直是生态学和生物地理学的核心问题之一。学者从不同的角度提出了众多假说，如寄主专一性假说认为动物的食性在热带更为专一，由此维持了热带极高的物种多样性；生物相互作用假说则认为物种相互作用在热带更强，因此促进了热带的物种分化。这两个假说彼此关联，皆从种间互作入手，也都充满了争议。.昆虫和植物是物种最为丰富的两个真核生物类群，且大部分的植食昆虫生活在热带。因此，植食昆虫是研究生物多样性纬度梯度性的理想研究对象。虽然大部分研究选取容易观察的食叶昆虫，但是取食种子和果实的昆虫（种实昆虫）具有生态功能重要、取食关系容易确定等特点，值得特别关注。.本项目选取一对海拔相似的热带（西双版纳）和温带（长白山）森林动态监测样地，应用一致的方法调查群落中的种实昆虫多样性，在群落尺度上检验寄主专一性假说和生物相互作用假说。.通过衡量2019-2020年群落中的种子蛀食强度，并从群落和物种两个层次进行热带与温带间的对比，本项目发现热带的蛀食强度可能高于、近似或者低于温带，因此并不支持热带的相互作用一定强于温带。年际变异和种间变异会影响生物相互作用的纬度梯度。这在一定程度上解释了围绕生物相互作用假说的争端。.基于DNA高通量条形码对种实昆虫进行分类，本项目构建了2019年种实昆虫与寄主植物的食物网，并计算了种实昆虫的寄主专一性，得出热带的寄主专一性并不高于温带的初步结论。与此同时，本项目发现DNA高通量条形码易受“标签跳跃”的影响，解决该问题才能可靠地对种实昆虫分类，进而深入检验寄主专一性假说。.本项目表明寄主专一性和物种相互作用并不一定在热带最高（强），种实昆虫及寄主植物相互作用的纬度梯度可能受多方面的影响而呈现出多样的结果。本研究加深了对于生物多样性纬度梯度格局及其机制的认识，并为进一步研究奠定了基础。