《Ecology and Evolution》：Characterization of the Omnivorous Lygus lineolaris Diet in a Strawberry Field by Metataxonomy
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本研究通过宏分类学（metataxonomy）和多引物策略，首次在魁北克商业草莓田中系统揭示了高度杂食性害虫牧草盲蝽（Lygus lineolaris）的复杂食性。研究将其已知寄主记录扩展至475个分类单元（含51个新发现），并提出了新的杂食性系数（CO=0.833）量化其以植食性为主的取食倾向。结果表明其饮食具有显著的季节性变化和性别差异（雌性在繁殖期动物性取食增加），为针对这种高适应性害虫的精准综合治理（IPM）策略提供了关键生态学依据。
1 引言
牧草盲蝽（Lygus lineolaris）是北美东部最具代表性的杂食性害虫之一，对草莓等关键经济作物造成显著危害。作为一种高度多食性物种，其地理分布广泛，取食行为复杂，受资源可用性、竞争和环境线索等多种因素影响。准确表征其在自然条件下的取食行为，对于理解其生态位和制定有效的管理策略至关重要。传统观察方法难以全面捕捉其复杂的 trophic 相互作用，而分子技术，特别是宏分类学方法，为在复杂农业生态系统中揭示其食性提供了强大工具。
2 材料与方法
2.1 实验设计
2.1.1 田间样本
研究于2019年和2020年夏季在加拿大魁北克省Laurentides地区的一个商业草莓园进行。每年7月至10月间，每月采集10头成年牧草盲蝽个体，共计70头。样本采集后迅速运回实验室，鉴定性别后于-20°C保存备用。
2.1.2 验证样本
为评估方法的准确性和分辨率，研究设置了模拟样本（包含已知动植物DNA）和饲喂试验样本。饲喂试验在受控条件下进行，为后续田间样本的食性解析提供验证基础。
2.2 宏分类学分析流程
2.2.1 DNA提取与扩增
样本经过严格清洗以去除表面污染物后，使用试剂盒提取DNA。采用多重PCR策略，分别使用针对植物（trnL, ITS2）和动物（COI）DNA条形码区域的特异性引物对样本DNA进行扩增。
2.2.2 引物选择
为最大限度提高检测灵敏度和分类分辨率，研究选用了四对引物，分别靶向叶绿体trnL内含子、核糖体ITS2区域（用于植物鉴定）和线粒体COI基因（用于动物鉴定）。
2.2.3 PCR扩增、文库构建与测序
扩增产物经过纯化、标准化并添加测序接头后，使用Illumina MiSeq平台进行双端测序。
2.2.4 自定义数据库与生物信息学分析
构建了针对trnL、ITS2和COI区域的定制扩增子序列变体（ASV）数据库。使用DADA2流程进行去噪、合并和嵌合体去除。 taxonomic 分类使用IDTAXA算法，并利用decontam包去除可能的污染物。最终，对每个样本中检测到的动植物分类单元进行统计和生态学分析。
2.3 统计分析
分析包括相对读长丰度（RRA%）、出现频率（FOO%）、香农多样性指数等。使用广义线性混合模型（GLMM）分析饮食类型（植食、肉食、杂食）与性别、季节等因素的关系。使用PERMANOVA分析群落组成的差异。
2.4 杂食性系数
研究提出了一个新颖的杂食性系数（Coefficient of Omnivory, CO）来量化牧草盲蝽的取食偏好：CO = P/ (P+ Z)，其中P为有植食分子证据的个体数，Z为有肉食分子证据的个体数。杂食个体（同时有动植物证据）各计0.5。CO值越接近1表示越偏向植食，越接近0表示越偏向肉食。
3 结果
3.1 引物分辨率
多引物策略显著提高了分类分辨率和检测范围。对于植物鉴定，trnL（g/h）引物保留的读长更多，而ITS2（ITS-u3/ITS-u4）引物在物种水平鉴定上更具优势。组合使用使鉴定出的植物分类单元数量翻倍。对于动物鉴定，ZBJ-ArtF1c/ZBJ-ArtR2c引物的性能优于mICOIintF/Fol-degen-rev引物。
3.2 验证样本
验证实验证实了方法的可靠性，但也揭示了某些物种未被检测或存在交叉污染的情况，强调了结果解读需谨慎。
3.3 田间样本
3.3.1 饮食类型
绝大多数（70%）个体为严格植食性，20%为杂食性，仅4%为严格肉食性。饮食类型在性别和月份间存在显著差异。雌性个体表现出更强的肉食性倾向，尤其是在9月。
3.3.2 植食性
93%的个体中检测到植物DNA，共鉴定出37个植物分类单元，以非栽培草本植物为主（60%）。常见取食植物包括Solanumspp.、Ambrosiaspp.、Persicariaspp. 和Amaranthusspp.等。草莓（目标作物）仅在少数个体中被检测到。植物饮食组成呈现明显的季节性变化。
3.3.3 肉食性
27%的个体中检测到动物DNA。被捕食的动物包括13个节肢动物分类单元，涉及捕食性（如Orius insidiosus）、植食性（如蚜虫）和腐食性等不同功能群。蛛形纲动物Achaearanea tabulata的读长数量最高。肉食性行为在8月和9月更为常见。
3.3.4 杂食性
15头个体表现为杂食性，其饮食丰富度高于严格植食或肉食的个体。杂食行为在2019年（特别是9月）更为普遍。常见的动植物组合包括Bradysiaspp. 与Ambrosiaspp./Solanumspp. 共现，以及A. tabulata与Pterisspp. 共现。
3.4 杂食性系数
计算得出牧草盲蝽种群的全局杂食性系数CO为0.833（95% CI: 0.77–0.90），表明其取食行为强烈偏向植物。雌性CO值（0.791）低于雄性（0.904），但统计检验表明性别间差异不显著。
4 讨论
本研究通过宏分类学方法详细描绘了草莓田中牧草盲蝽的复杂食性，极大地扩展了其已知寄主范围。结果表明，牧草盲蝽是一种以植食性为主的杂食性昆虫，但其取食行为具有高度的可塑性，受季节、性别和资源可用性的显著影响。雌性在繁殖期增加动物性食物的摄取，可能与其繁殖的能量需求有关。秋季野生寄主衰老时，动物性取食比例上升。研究提出的杂食性系数为量化类似杂食性物种的取食偏好提供了实用工具。这些发现对于制定针对性的综合治理策略具有重要指导意义，例如，利用开花诱集作物（如荞麦、油菜）在关键时期管理其种群，或通过管理田间野生寄主来减少其对作物的危害。同时，牧草盲蝽对某些害虫（如西花蓟马）的捕食行为也提示其在农业生态系统中可能存在的积极作用，需要在害虫管理实践中予以考虑。未来的研究应结合更广泛的时空采样，以进一步揭示其种群动态和食物网互作的驱动机制。
