亚洲烟粉虱(Bemisia tabaci)不同遗传群体的生活史特征与种群动态参数差异研究

本刊推荐：为解决烟粉虱(Bemisia tabaci)隐存种复合体生物学特性缺乏系统表征的问题，研究人员通过两性生命表(two-sex life table)技术开展了亚洲三大遗传群体(Asia II 1、Asia II 5、Asia II 7)的生活史特征与种群参数比较研究。发现Asia II 7群体具有最短发育周期(20.38±0.32天)、最高繁殖力(52.33±1.26粒/雌)和最大内禀增长率(0.146±0.0)，揭示了不同遗传群体在生态适应性上的显著分化，为精准预测种群暴发规律和制定区域化治理策略提供了关键科学依据。

　　

在全球化背景下的农作物生物安全领域，烟粉虱(Bemisia tabaci)堪称最具破坏力的入侵性害虫之一。这种体型微小的同翅目昆虫不仅通过直接取食危害900多种寄主植物，更是传播100多种植物病毒病的超级媒介，每年给全球农业造成数十亿美元的经济损失。尽管形态上高度相似，但分子研究表明烟粉虱实际上是由多个遗传分化显著的隐存种(cryptic species complex)组成的复合体，目前全球已鉴定出46个隐存种，其中印度次大陆就分布着13个遗传群体。

问题的复杂性在于，这些遗传群体在生态适应性、寄主偏好性、病毒传播效率和杀虫剂抗性等方面存在显著差异。例如先前研究发现，MED隐存种(又称Q型)对新型杀虫剂表现出更强的抗性演化能力，而MEAM1(B型)则在寄主适应性方面更具优势。在印度农业生态系统中，Asia II 1、Asia II 5和Asia II 7是三个优势遗传群体，其中Asia II 1更是棉花曲叶病毒病(cotton leaf curl disease, CLCuD)的主要传播媒介。然而，这些遗传群体的生物学特性特别是种群增长参数的定量比较研究始终缺乏，这严重制约了针对性治理策略的制定。

为解决这一科学问题，印度农业研究委员会的科研团队在《Scientific Reports》上发表了最新研究成果。研究人员采用年龄-阶段两性生命表(age-stage, two-sex life table)技术，首次系统比较了来自印度四个农业生态区的烟粉虱群体的发育、繁殖和种群增长参数，并结合线粒体细胞色素氧化酶I(mitochondrial cytochrome oxidase I, mtCOI)基因序列分析进行了遗传群体鉴定。

研究主要采用以下技术方法：首先从印度四大农业生态区(新德里、斯里甘加纳加尔、印多尔和哥印拜陀)野外采集烟粉虱种群，在标准实验室条件下建立实验种群；通过DNASure Mini Tissue Kit提取单个成虫基因组DNA，使用特异性引物C1-J-2195/TL2-N-3014扩增mtCOI基因片段(657bp)，经Sanger测序后通过最大似然法(maximum-likelihood approach)构建系统发育树进行遗传群体鉴定；采用TWOSEX-MS Chart软件分析年龄-阶段特异性存活率(S_xj)、年龄特异性存活率(l_x)、年龄特异性繁殖力(m_x)等参数，并通过Bootstrap法(100,000次重复)计算标准误；使用主成分分析(PCA)和Tukey's HSD检验比较群体间生物学参数差异。

遗传群体鉴定结果

系统发育分析显示：斯里甘加纳加尔和印多尔种群归属于Asia II 1遗传群体(其中印多尔种群特记为Asia II 1-Indone)，新德里种群为Asia II 7，哥印拜陀种群为Asia II 5。所有种群与参考序列的相似度均达100%，支持率超过85%(图1)。

生物学特性差异

发育周期方面：Asia II 7表现出最短的卵期(6.8±0.14天)和总未成熟期(20.38±0.32天)，而Asia II 5的发育周期最长(卵期9.6±0.13天，未成熟期25.61±0.27天)。Asia II 1和Asia II 1-Indone处于中间水平(表1)。成虫寿命以Asia II 5最长(23.39±0.44天)，Asia II 1-Indone最短(21.83±0.41天)。繁殖参数显示：Asia II 7的日均产卵量最高(52.33±1.26粒/雌)，Asia II 5最低(36.43±1.87粒/雌)。总产卵前期(TPOP)在Asia II 5中最长(26.57±0.33天)，Asia II 7最短(21.5±0.42天)(图2)。

生命表参数分析

年龄-阶段特异性存活率(S_xj)表明：若虫期Asia II 1的存活率略高于其他群体，但总体差异不显著(图4)。年龄特异性繁殖力(m_x)峰值出现在不同日龄：Asia II 5在28日龄时达到最高(8.10粒/雌)，Asia II 7在22日龄即达到峰值(7.23粒/雌)(图6)。年龄-阶段特异性生命期望(e_xj)显示：Asia II 1雌虫的预期寿命最长(25.71天)，Asia II 7最短(23.75天)(图8)。

xj)'>

x

x)'>

xj)'>

种群增长参数

关键参数分析揭示：Asia II 7具有最高的内禀增长率(r=0.146±0.0)和有限增长率(λ=1.158±0.0)，最短的平均世代周期(T=23.46±0.38天)。Asia II 1-Indone的净增殖率(R₀)最高(31.08±4.95)，Asia II 5最低(25.27±4.16)。主成分分析显示发育与繁殖参数可解释88.85%的群体间变异(图3)。

本研究通过整合分子鉴定与生态学参数量化，首次揭示了印度主要烟粉虱遗传群体的生活史分化格局。研究结果表明，Asia II 7群体表现出显著的r-策略特征：快速发育、高繁殖输出和短期种群倍增能力，这解释了其在农业生态系统中的强入侵性和竞争优势。相反，Asia II 5采用相对保守的K-策略，具有延长发育期但繁殖输出较低的特点。值得注意的是，同属Asia II 1遗传群体的斯里甘加纳加尔和印多尔种群在多项参数上存在显著差异，提示地理种群分化可能通过表型可塑性或局部适应影响生物学特性。

这些发现对烟粉?综合治理具有重要实践意义：首先，种群增长参数的精确量化为预测不同农业生态区的烟粉虱暴发动态提供了模型输入参数；其次，遗传群体特异性生物学特征的阐明为设计靶向性治理策略提供了依据，如对高繁殖力的Asia II 7群体应重点加强早期繁殖抑制，而对发育期较长的Asia II 5群体则可增强若虫期控制措施；最后，研究揭示的种群内变异提示需要开展更大地理尺度的采样与生物学特性研究，以应对烟粉虱群体动态的空间异质性。

该研究不仅填补了亚洲烟粉虱隐存种生物学研究的空白，更为发展基于种群遗传结构的精准治理策略奠定了科学基础。未来研究需要整合转录组学与表观遗传学手段，深入解析驱动这些生物学差异的分子机制，并开展多宿主条件下的种群适合度研究，以全面评估气候变化与农业实践对烟粉虱种群演替的影响。