美国新入侵的白足蚁（Technomyrmex difficilis）的群体遗传结构和种群遗传结构

《Insect Science》：Colony and population genetic structure of the newly invasive white-footed ant (Technomyrmex difficilis) in the United States

本研究首次整合得克萨斯州和佛罗里达州白足蚂蚁（Technomyrmex difficilis）的表型、化学和遗传特征，揭示了其种群起源、遗传多样性及行为差异。遗传分析表明得州种群可能源自佛罗里达，两者共享线粒体单倍型但遗传多样性相近。化学分析显示得州种群皮脂烃组成更一致，攻击性较低，而佛罗里达种群化学多样性高且内巢攻击显著。遗传与化学数据未显示直接关联，提示环境或特定基因可能驱动行为差异。研究强调了多维度数据分析在入侵生物学中的重要性。

　　近年来，随着全球化的加速发展，外来物种的扩散速度显著提高，对生态、经济乃至公共健康造成严重影响。白足蚁（*Technomyrmex difficilis*）作为一种外来物种，已在美国多个地区形成显著的入侵现象，尤其在佛罗里达州和德克萨斯州。这种昆虫不仅能够与本地蚂蚁竞争，还可能通过照顾蚜虫和介壳虫等害虫，加剧农业损失。因此，了解其入侵动态、行为特征以及基因和化学多样性对于制定有效的防治策略具有重要意义。本研究首次对白足蚁在德克萨斯州和佛罗里达州的种群进行了整合分析，结合了行为、化学和遗传信息，揭示了该物种在不同区域之间的差异及其可能的入侵路径。

白足蚁最初被认为是另一种白蚁（*T. albipes*）的误认，直到2007年Bolton对其进行了分类修正，确认了其原产地为马达加斯加。随后，该物种在美国的入侵事件逐渐被记录，其中最早在佛罗里达州迈阿密-戴德县发现，现已扩展至22个县以及多个州。2019年，研究人员在德克萨斯州的科珀斯克里斯蒂市的德州水族馆内首次发现该物种，推测其来源为佛罗里达州的盆栽植物。尽管尚未在德克萨斯州发现其他独立的白足蚁种群，但这一入侵事件提醒我们关注其传播途径和生态影响。

本研究通过采集德克萨斯州和佛罗里达州的白足蚁种群样本，进行了基因和化学分析。研究发现，两个种群的遗传多样性较低，且存在共享的单倍型，支持了德克萨斯州种群来源于佛罗里达州的假说。通过STRUCTURE分析，进一步确认了这两个地区种群之间的遗传聚类现象。然而，尽管两个种群内部的工蚁亲缘系数相似，它们在繁殖策略和攻击行为上存在显著差异。佛罗里达州的种群表现出明显的近亲繁殖和高种群间的攻击性，而德克萨斯州的种群则显示出潜在的局部杂交、低攻击性和更一致的化学信息素（CHC）特征。这种攻击性与化学多样性呈正相关，但与遗传分化无关，表明攻击行为可能更多由化学信号驱动。

在行为实验中，研究人员发现德克萨斯州的工蚁对非同巢个体的攻击行为较低，而佛罗里达州的工蚁则表现出较高的攻击性。这一结果可能与不同种群的化学信息素差异有关。通过主成分分析（PCA），研究者发现两个种群在化学特征上存在明显分离，德克萨斯州的工蚁具有较为一致的化学信息素特征，而佛罗里达州的工蚁则表现出更高的化学多样性。这提示我们，化学信息素在种群间的识别和攻击行为中扮演了重要角色，而遗传分化似乎不是主要影响因素。

此外，研究还探讨了化学多样性与攻击性、遗传多样性之间的关系。结果表明，化学差异与攻击性呈显著正相关，但与遗传差异（*F_ST）和遗传多样性（*H_E）之间没有显著关联。这说明，虽然化学信息素在攻击行为中起关键作用，但其变化可能受多种因素影响，包括环境条件和基因调控机制。例如，某些研究指出，饮食和栖息地的差异可能会影响蚂蚁的化学信息素组成，从而影响其行为表现。

白足蚁的入侵路径和繁殖策略是其成功扩散的重要因素。本研究发现，德克萨斯州的种群可能源于佛罗里达州的引入，这与水族馆中来自佛罗里达州的盆栽植物有关。这种入侵方式反映了人类活动在物种扩散中的重要作用。佛罗里达州的种群则表现出较强的种群间竞争和攻击性，这可能与其近亲繁殖和稳定的巢群结构有关。相比之下，德克萨斯州的种群似乎更倾向于局部杂交，这种策略可能有助于维持遗传多样性，提高种群适应性和生存能力。

在繁殖策略方面，研究发现两个种群均表现出较低的巢内亲缘系数，这可能与多个繁殖个体的存在有关。佛罗里达州的种群显示了正的近亲繁殖系数，表明其繁殖策略更倾向于内部交配，而德克萨斯州的种群则表现出负的近亲繁殖系数，暗示其繁殖可能涉及外部交配。这种差异可能与种群的扩散速度、地理分布以及局部环境条件密切相关。例如，佛罗里达州的种群由于分布广泛，可能更依赖于局部繁殖和种群间的竞争，而德克萨斯州的种群由于集中在一个有限的空间内，可能更倾向于局部杂交，从而减少种群间的冲突。

进一步的分析表明，尽管两个种群在遗传和化学特征上存在差异，但这些差异并不直接导致攻击行为的显著变化。这提示我们，攻击行为可能由特定的基因位点调控，而这些位点与整体的遗传多样性没有直接联系。此外，环境因素可能在某些情况下对化学信息素的形成和攻击行为产生影响，例如不同栖息地的资源分布、温度和湿度等条件。因此，未来的研究需要考虑这些环境变量，以更全面地理解白足蚁的生态行为。

本研究的结果为白足蚁的入侵生物学提供了重要的基础信息。首先，它确认了德克萨斯州的白足蚁种群来源于佛罗里达州，这与已知的引入路径一致。其次，揭示了不同种群在繁殖策略、攻击行为和化学信息素方面的差异，表明白足蚁的入侵可能涉及多种适应机制。最后，强调了整合行为、化学和遗传数据在研究外来物种入侵动态中的必要性。通过这些多维度的分析，我们能够更深入地理解白足蚁的生态行为及其对入侵地的影响，从而为制定有效的防控措施提供科学依据。

尽管本研究提供了有价值的信息，但仍存在一些局限性。例如，佛罗里达州的样本数量较少，可能无法全面反映其种群的遗传和行为多样性。同样，德克萨斯州的样本集中在一个单一的建筑内，可能限制了对种群分布和扩散能力的评估。因此，未来的研究需要扩大样本范围，尤其是在佛罗里达州的更多地点以及德克萨斯州的其他潜在种群，以获得更全面的数据支持。此外，进一步的野外观察和对繁殖个体的详细研究将有助于更深入地了解白足蚁的繁殖机制及其在入侵过程中的作用。

总体而言，白足蚁的入侵现象提醒我们，外来物种的扩散不仅依赖于其自身的生物学特性，还与人类活动密切相关。通过结合基因、化学和行为数据，我们能够更准确地识别外来物种的来源和扩散路径，进而制定有效的管理策略。同时，这种研究方法为理解其他入侵物种的生态行为提供了借鉴，强调了跨学科研究在生物入侵管理中的重要性。未来的研究应继续探索环境因素对化学信息素和攻击行为的影响，以及不同繁殖策略对种群稳定性和适应性的潜在作用。这些发现不仅有助于控制当前的白足蚁种群，也为预防未来的物种入侵提供了科学依据。