以两斑潜蝇近源种为对象,利用我国北方大面积温室作为模拟系统,开展温室对结冰敏感型昆虫温度胁迫耐受性的调节效应及该类型昆虫对"温室效应"的响应机制研究,以证实我们提出的假说,即温室对栖境温度的调节作用是这类不耐结冰昆虫耐寒性地理分化模式异化的主要机制。为此,本项目将测定和比较两斑潜蝇对温度胁迫耐受一般策略;春季种群和夏季种群在向北扩散过程中对温度胁迫的响应沿纬度递变规律,并进一步划分物种的越冬北界;分析温室小气候对斑潜蝇温度胁迫适应对策地理分化的调节作用;探索温和热驯化和短时冷锻炼(RCH)对昆虫低温存活能力、抗热激能力和过冷却能力的影响机制,最终明确温室调控作用与生物响应间的关系以及温度升高与外来种生物地理适应间的关系。该研究将在外来物种入侵适应机理、全球变化对外来种种群扩散的影响以及温室害虫IPM新的理论依据等重要问题上取得突破。
美洲斑潜蝇和南美斑潜蝇是我国的两种重要外来入侵种。本项目以我国北方大面积温室为研究背景,开展斑潜蝇对环境温度胁迫适应的生态学及分子机理的研究。首先,揭示了两种斑潜蝇耐寒/耐热性的基本特征,及其种间分化特征。其次,划出了美洲斑潜蝇的越冬分布北界。进一步种群和分子生态学的研究发现,该越冬北界具有重要的生态学和生物学意义。在北界以南地区,随着纬度北移地理种群耐寒性逐步增强;而在北界以北地区,耐寒性反而降低。因此,对斑潜蝇这一类不耐结冰但在北方寻求温室越冬的广泛分布种,温室会限制昆虫耐寒性的发展。而斑潜蝇热激蛋白基因的表达与它们的温度胁迫适应性密切相关。热激蛋白基因诱导表达的温度阈值越低,物种越抗寒(不耐热);反之亦然。有趣的是,热激蛋白诱导表达的温度阈值与两种斑潜蝇在自然界中的分布北界高度一致。最后,热激蛋白基因表达在斑潜蝇耐热性和生殖力间起着平衡作用,即提高昆虫的耐热力的同时,降低取食强度和产卵量。该研究明确了温室调控与生物适应间的关系,并在外来物种入侵适应机理、全球变化对外来种种群扩散的影响以及温室害虫IPM新的理论依据等重要问题上取得创新性成果。