扬州大学园艺与植物保护学院杜予州教授团队在水稻大螟种群遗传进化方面取得新进展

　　2022年1月19日，昆虫系统学顶级期刊Systematic Entomology在线发表了扬州大学园艺与植物保护学院杜予州教授团队题为“Molecular phylogeography and evolutionary history of the pink rice borer （Lepidoptera: Noctuidae）： Implications for refugia identification and pest management” 的研究论文。该研究系统揭示了我国水稻重要害虫大螟的种群遗传分化和进化历史，并以新的视角提出了该虫的防治策略。

 

　　大螟Sesamia inferens （Walker）属于鳞翅目，夜蛾科，是水稻，玉米和高粱等作物上的重要农业害虫。该害虫主要分布在亚洲地区，包括中国，印度，日本和巴基斯坦等国家。近年来，大螟种群数量在局部地区已超过水稻二化螟，成为水稻重要害虫。但该害虫的种群遗传结构、扩散途径及进化历史并不清楚。

 

　　研究结果表明，我国水稻大螟不同地理种群的遗传分化非常显著，且其地理种群主要分化为以珠江--南岭--武夷山为界的南北两大区系。两大区系之间不具有共享线粒体基因单倍型，进一步说明这两大区系之间分化明显。基于分子钟推断，该两大区系受更新世深海氧同位素阶段MIS10冰期气候波动影响较大。此外，大螟的主要寄主--水稻的独立驯化过程也可能促进了其分化，但还需更多分子、协同进化及考古证据。该研究又基于一系列种群遗传结构分析，大螟的南北两大区系又可细分为长江流域，四川盆地，云贵高原，以及珠江流域等四大地理支系。近似贝叶斯计算，种群历史和生态位模型分析揭示了四川盆地及周边山地生境为华北区系的大螟种群提供了潜在的冰期避难所。中性检测，错配分布和生态位模型进一步分析揭示了末次间冰期（LIG）以来大螟种群的持续扩张，表明第四纪冰期气候变化对大螟影响相对较弱，从而形成了现有的分布格局。

 

　　过去的研究认为，大螟主要分布在34°N以南。但基于本研究的采集数据，我国的河北唐山（39.63?°N）已有大螟分布。此外，基于CABI数据库，大螟在日本北海道（40?°N--45?°N）也有分布。生态位模型分析的最适北界也超过了目前大螟的采集记录。这表明，随着全球气候变暖，大螟种群会继续向北迁移；而我国的东北水稻种植区将来会很有可能受大螟危害，因此需要以新的视角审视水稻大螟的防治策略。此外，研究结果对探讨该农业害虫的成灾机理和进化生物学遗传背景提供了重要的理论基础。

 

　　汤小天博士（现为美国耶鲁大学博士后）为该论文第一作者，杜予州教授为通讯作者，陆明星副教授也参与了该研究部分工作。该研究得到了国家自然科学基金的资助。

 

　　论文链接https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1111/syen.12535

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