《Ecology and Evolution》:Dominated Spider Species and the Predation Assessment on Apolygus lucorum (Hemiptera: Miridae) in a Tea Plantation
编辑推荐:
本文系统评估了茶园中绿盲蝽(Apolygus lucorum)的优势捕食性蜘蛛物种及其控害功能。研究通过田间种群动态调查、分子检测(DNA)和室内功能反应实验,发现鞍形花蟹蛛(Xysticus ephippiatus)与绿盲蝽的时空生态位重叠度最高,且其肠道内绿盲蝽DNA检出率(13.9%)及理论日最大捕食量(108.3头)均显著高于其他蜘蛛,表明鞍形花蟹蛛在绿盲蝽综合治理(IPM)中具有重要应用潜力,为茶园害虫绿色防控提供了科学依据。
ABSTRACT
绿盲蝽(Apolygus lucorum)是危害茶树的重要害虫,在我国多种作物上造成严重损失。明确其优势捕食性蜘蛛物种及控害功能,可为茶园绿盲蝽的生物防治技术开发提供科学依据。本研究通过计算蜘蛛物种的优势度,评估其与绿盲蝽种群的物候重叠,并利用绿盲蝽特异性引物对田间采集蜘蛛进行DNA检测,分析其肠道内残留的绿盲蝽DNA。同时,通过功能反应模型在实验室条件下测试不同猎物密度下多种成蛛对绿盲蝽的捕食效率。结果表明,鞍形花蟹蛛(Xysticus ephippiatus)与绿盲蝽的时空生态位重叠度最高;分子检测显示,鞍形花蟹蛛和三突花蛛(Misumenops tricuspidatus)的绿盲蝽DNA检出率显著高于其他蜘蛛;功能反应表明,两种蜘蛛的捕食能力均符合Holling-II模型,且在猎物高密度下,鞍形花蟹蛛的捕食量显著高于三突花蛛。综上,鞍形花蟹蛛在绿盲蝽综合治理中展现出最大应用潜力。
1 Introduction
茶树(Camellia sinensis)是全球重要的经济作物,其品质和产量受多种害虫威胁。目前化学农药仍是茶园害虫防治的主要手段,但易导致环境污染、农药残留及害虫抗性等问题。生物防治作为生态服务的重要环节,在害虫管理中作用显著。绿盲蝽是一种多食性害虫,近年来已成为茶树的重大刺吸式害虫,其危害导致春茶嫩梢损失率达30%–40%。由于绿盲蝽危害期与春茶采摘期重叠,化学防治受限,因此亟需开发高效、环境友好的防控策略。
茶园中已记录超过1100种天敌,其中节肢动物捕食者占主导(54.5%),蜘蛛是主要的捕食性天敌类群。然而,田间证据难以直接证实蜘蛛对目标害虫的实际捕食作用。本研究通过系统调查茶园绿盲蝽及其主要捕食性蜘蛛的种群动态,结合分子检测与功能反应实验,全面评估蜘蛛对绿盲蝽的控害潜能,为茶园害虫绿色治理提供理论支撑。
2 Materials and Methods
2.1 Insects
绿盲蝽种群于浙江农林大学(119.7°?E, 30.2°?N)室内饲养,以绿豆荚为主要食源,饲养条件为29°C±1°C、相对湿度65%±5%、光周期L14:D10。非靶标节肢动物采自茶园,饥饿2–7天后用于DNA提取。
2.2 Field Sampling
于2021年4月至11月在杭州余杭茶园(119.7°?E, 30.3°?N)进行双周调查,采用扫网法采集茶丛上层蜘蛛和绿盲蝽,样本经清洗后保存于?80°C。
2.3 DNA Extraction
使用FastPure试剂盒提取绿盲蝽及蜘蛛全基因组DNA,并设阴性对照。
2.4 Primer Design
基于绿盲蝽COI基因(GenBank: KC894257)设计特异性引物(Aluc-COIF/Athe-COIR),扩增片段191?bp。
2.5 PCR and Electrophoresis
PCR反应体系为20?μL,扩增条件:95°C预变性10?min,35个循环(95°C 30?s, 58°C 30?s, 72°C 1?min),72°C延伸10?min。产物经2%琼脂糖凝胶电泳检测。
2.6 Prey DNA Detectability Half-Life Determination
以六种优势蜘蛛(鞍形花蟹蛛、三突花蛛、斜纹猫蛛等)为对象,饥饿7天后饲喂绿盲蝽若虫,于0–72?h内分时段取样,通过PCR检测捕食后绿盲蝽DNA的残留时间,计算半衰期(DS50)。
2.7 Functional Responses Study
测试鞍形花蟹蛛和三突花蛛成蛛对绿盲蝽若虫(密度20–60头/瓶)的捕食功能反应,记录24?h内捕食量,并拟合Holling-II模型。
2.8 Statistical Analyses
使用SAS 9.2软件进行统计分析,采用Hurlbert公式计算生态位重叠指数,以χ2检验比较DNA检出率差异,并通过Holling圆盘方程(Na?=?a'N/(1?+?a'ThN))分析功能反应参数。
3 Results
3.1 Specificity of A. lucorumPrey Primers
绿盲蝽特异性引物仅对目标物种扩增出191?bp条带,对38种非靶标节肢动物无交叉反应,证实其特异性。
3.2 DNA Detectability Half-Life
六种蜘蛛对绿盲蝽DNA的检测半衰期(DS50)为25.5–47.95?h,物种间消化速率无显著差异(F?=?2.38, p?=?0.0669)。
3.3 The Dominance and Population Dynamics of Spider Species, Along With Their Temporal Niche Overlap Values in Relation to A. lucorumin the Field
共采集蜘蛛1174头,隶属23种,其中纵条蝇狮(P. setipes,19.2%)、鞍形花蟹蛛(15.3%)、迷宫漏斗蛛(A. labyrinthica,11.5%)、白斑猫蛛(E. albaria,12.1%)、斜纹猫蛛(O. sertatus,10.2%)和三突花蛛(9.3%)为优势种。绿盲蝽种群于4月和9月出现双峰,鞍形花蟹蛛与其生态位重叠值最高(1.29)。
3.4 Molecular Detection of Field Predation
田间蜘蛛绿盲蝽DNA总检出率为4%,其中鞍形花蟹蛛(13.9%)和三突花蛛(7.3%)显著高于其他物种(χ2?=?60.9157, p?=?0.0001)。经消化时间加权后,鞍形花蟹蛛的加权阳性检出率仍最高(11.73%)。
3.5 Predation Function Responses
鞍形花蟹蛛和三突花蛛的捕食功能均符合Holling-II模型。鞍形花蟹蛛的瞬时攻击率(a'?=?0.61)和理论日最大捕食量(Na-max?=?108.3头)均高于三突花蛛(a'?=?0.55, Na-max?=?43.1头)。当猎物密度≥40头/瓶时,鞍形花蟹蛛捕食量显著高于三突花蛛(p?<?0.01)。
4 Discussion
本研究从田间种群动态、分子检测及室内功能反应三个层面系统解析了蜘蛛对茶园绿盲蝽的控害作用。鞍形花蟹蛛与绿盲蝽的物候同步性高,且其捕食效率与DNA检出率均居优势,表明其为绿盲蝽生物防治的关键天敌。功能反应结果进一步验证其在害虫高发期的控害潜力。研究结果为茶园害虫综合治理提供了理论与实践依据,有助于推动蜘蛛天敌资源的保护与利用。