《Biological Invasions》：Invasion dynamics of the mealy fennel aphid Dysaphis foeniculus in South Korea: evidence for a novel host association with Heracleum moellendorffii
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本研究聚焦韩国首次发现的入侵性粉茴香蚜（Dysaphis foeniculus），为应对其潜在的生物安全风险，研究人员通过整合形态学和COI基因条码（DNA barcoding）等多种方法，确认了该蚜虫的物种身份及其在东亚地区一种重要的食用与药用植物——短毛独活（Heracleum moellendorffii）上的新寄主关联。研究证实了蚜虫种群在韩国的存在，揭示了其与全球多个种群共享同一主要单倍型（Hap_1），为早期入侵检测、新寄主关联发现及生物安全监测策略的优化提供了关键科学证据，具有重要的生态与经济意义。
在全球化的浪潮下，看似不起眼的小昆虫也可能成为悄无声息的“生物入侵者”，对本地生态系统和农业生产构成威胁。蚜虫，这类体型微小但繁殖力惊人的昆虫，就因其快速的适应能力和广泛的寄主范围，常成为全球性的入侵害虫。其中，粉茴香蚜（Dysaphis foeniculus）就是一种在全球范围内分布、与多种重要经济伞形科植物相关的蚜虫，对胡萝卜、芹菜等作物可造成显著经济损失。尽管其踪迹已遍布全球数十个国家，但此前在韩国半岛尚未有该入侵性蚜虫的记录。更令人警惕的是，蚜虫的入侵往往伴随着对新寄主植物的适应性扩张，这种“跨界”行为不仅可能威胁本土植物，还可能为入侵物种开辟新的生态位，使其更难被控制。在这一背景下，研究人员在韩国江原道的短毛独活（Heracleum moellendorffii）——一种在东亚地区广泛用作食用和药用的植物上，发现了密集的蚜虫群落。这究竟是一种本地常见蚜虫，还是一位不请自来的“国际来客”？如果是后者，它是否已经与短毛独活建立了稳定的新寄主关系，从而构成了潜在的本土农业与生态威胁？为了解开这些谜团，一项旨在鉴定蚜虫物种、评估其遗传背景、并确认其与短毛独活关联的研究随即展开。这项研究的结果最终发表在《Biological Invasions》期刊上。
为了回答上述问题，研究团队采用了整合分类学的框架，结合了多种关键技术方法。首先，他们对从短毛独活上采集的蚜虫样本（无翅胎生雌蚜）进行了详细的形态学鉴定，依据关键的形态特征将其与已知的粉茴香蚜描述进行比对。其次，为了从分子层面进行验证，研究人员提取了7个样本的DNA，并扩增了线粒体细胞色素c氧化酶亚基I基因的一段658碱基对序列，即常用的DNA条形码（DNA barcoding）。随后，他们构建了邻接树进行系统发育分析，并将获得的序列与从公共数据库（GenBank）中检索到的全球其他地区的粉茴香蚜及相关物种的序列进行比较，以确定韩国样本的物种归属及其在全球谱系中的位置。最后，通过单倍型网络分析，研究人员评估了韩国种群与全球其他种群之间的遗传多样性，以推测其可能的入侵和扩散模式。本研究所用的蚜虫样本于2021年10月采集自韩国江原道平昌郡的短毛独活上。
形态鉴定与系统描述
通过精细的形态学测量和特征比对，研究人员确认了在韩国短毛独活上发现的蚜虫为粉茴香蚜。其特征与文献中对该物种的描述一致，例如尾片呈暗色，明显长于其基部宽度，生有4-6根细毛；生殖板上生有18-24根细毛；腹管长度约为其基部宽度的1.75-1.99倍，约为尾片长度的1.48-1.66倍，且无毛；末节喙端节长度为第III触角节的0.46-0.66倍，约为后附节第II节的1.12-1.20倍，并具有2-4根副毛。这些特征将其与同样取食独活属（Heracleum）植物的其他近缘蚜虫，如Dysaphis lauberti、Dysaphis newskyi和山楂圆瘤蚜复合群（Dysaphis crataegi group）有效区分开来。这一发现是粉茴香蚜在短毛独活上的首次记录，属于一种新的寄主植物关联。
遗传分化与系统发育分析
分子分析结果进一步支持了形态鉴定的结论。对包括韩国样本在内的28条COI序列进行分析，计算了种内和种间的遗传距离。结果显示，粉茴香蚜的种内平均遗传分化仅为0.1%，最大为0.5%。而粉茴香蚜与其他Dysaphis属物种（如Dysaphis newskyi）之间的最小种间遗传分化则达到了1.7%，平均为4.0%，远高于其种内变异。基于COI序列构建的邻接树显示，所有粉茴香蚜样本（包括韩国样本）形成了一个高支持度的进化枝（Clade A，自展值=99%），清晰地与其他物种区分开，从分子系统学角度确认了韩国种群的物种身份。
单倍型网络分析
单倍型网络分析从种群遗传层面提供了入侵线索。在总共分析的28条序列中，识别出12个单倍型。其中，粉茴香蚜共有3个单倍型。最为普遍的单倍型（Hap_1）在来自澳大利亚、埃及、意大利、巴基斯坦、韩国和美国的种群中共享。另外两个单倍型（Hap_2和Hap_3）则分别只在巴基斯坦和美国的部分样本中被发现。这表明，韩国的粉茴香蚜种群与全球多个地理来源遥远的种群共享着相同的、最主要的单倍型，暗示了其并非孤立存在，而是可能通过人类活动（如国际贸易）介导的近期扩散事件，成为了一个更广泛的、隐蔽的全球入侵网络的一部分。
生物学与潜在危害
粉茴香蚜是一种多食性害虫，已知可危害欧芹、莳萝、茴香等多种伞形科植物，并在胡萝卜、芹菜等作物上造成经济损失。在韩国，其新寄主短毛独活既有人工栽培种群，也有野生种群，分布广泛且具有经济价值。粉茴香蚜常在寄主植物的基部形成密集群落，并产生大量蜜露，诱发煤污病，影响植物健康和品质。因此，其在短毛独活上的定殖不仅代表了一个新的营养关联，也为该害虫进一步在栽培和自然生态系统中建立和扩散提供了潜在途径。
结论与讨论
本研究通过整合形态学鉴定和COI DNA条形码技术，确凿地证实了入侵性害虫粉茴香蚜在韩国的首次发生，并发现了其在短毛独活上的新寄主关联。分子系统发育和遗传分化分析强有力地支持了物种鉴定结果，而单倍型分析则揭示了韩国种群与全球多个地区的种群共享主导单倍型，这指向了一种由人类活动促成的、隐蔽的全球扩散模式，而非长期的地理分化结果。这一发现的意义重大：首先，它警示了一种具有经济危害潜力的全球性害虫已进入新的地域。其次，它展示了害虫如何通过扩展寄主范围（“寄主跳跃”）在新的生态环境中悄然建立种群，这往往发生在引起显著经济损失之前，增加了早期监测和防控的难度。最后，该研究成功示范了将传统的形态分类学与快速的分子诊断工具（如DNA条形码）相结合，是早期检测和确认蚜虫等微小入侵生物、揭示其新寄主关联的有效框架。这种整合方法对于提升生物安全监测策略、防范未来可能发生的农业与生态危害至关重要。未来的研究应关注韩国种群是否已形成能够自我维持的稳定谱系、追溯其可能的传入途径，并调查本地的天敌资源，以便为东亚农业生态系统制定基于生物学信息的、有针对性的风险管理策略。
