DNA宏条形码证实油棕种植园常见食虫物种鹩哥(Copsychus saularis)作为地表昆虫害虫的生物防治作用

《Scientific Reports》：DNA metabarcoding confirms Copsychus saularis, the common insectivorous species in oil palm plantations as biological control of ground-dwelling insect pests

本研究针对油棕产业面临的害虫导致严重减产和经济损失问题，研究人员通过DNA宏条形码技术，分析了两种食虫鸟（鹩哥Copsychus saularis和白腰鹊鸲Copsychus malabaricus）在三种景观类型（单一种植园MCP、林斑种植园FPP、邻接森林种植园NFP）的昆虫饮食组成。结果表明，鹩哥偏好捕食害虫而非益虫，在油棕景观中展现出强大的生物防治潜力；而白腰鹊鸲主要捕食中性昆虫，对害虫抑制贡献有限。该研究为利用食虫鸟类进行可持续害虫管理提供了直接分子证据，对推动油棕种植的生态实践具有重要意义。

　　

油棕树是全球产油量最高的植物油作物，其产业对满足日益增长的植物油需求至关重要。然而，害虫一直是油棕产业面临的重大挑战，导致严重的产量损失和经济损害。尽管已使用昆虫病原性农药进行防治，但反复施用导致害虫产生抗药性。化学农药则可能误杀益虫或导致天敌二次中毒。作为一种可持续的替代方案，利用食虫鸟类进行生物防治受到关注。然而，以往的研究往往缺乏将特定鸟类物种与害虫抑制直接关联的证据。这凸显了在油棕种植园生态系统中，明确关键物种生态功能的重要性。

为了填补这一知识空白，研究人员在《Scientific Reports》上发表了最新研究，利用先进的DNA宏条形码（DNA metabarcoding）技术，深入探究了油棕种植园中两种常见食虫鸟类——鹩哥（Oriental Magpie Robin, Copsychus saularis）和白腰鹊鸲（White-rumped Shama, Copsychus malabaricus）的饮食组成。研究旨在揭示它们的捕食偏好如何受不同景观类型（单一种植园MCP、林斑种植园FPP、邻接森林种植园NFP）的影响，并评估它们作为生物防治剂的潜力。

研究发现，景观类型显著影响了鹩哥的饮食。在栖息地复杂性最高的邻接森林种植园（NFP），其饮食多样性最为丰富；而在栖息地复杂性最低的单一种植园（MCP），饮食多样性则最为有限。这种现象可能与退化栖息地中昆虫多样性较低，但某些耐受性强的昆虫（如直翅目和蜚蠊目）丰度较高有关。鹩哥作为广食性昆虫捕食者，表现出机会性捕食行为，其饮食组成在很大程度上反映了种植园生态系统中猎物的丰度。

最关键的是，研究通过分子证据证实，鹩哥明显倾向于捕食害虫昆虫（如蝗虫Pseudoxya sp., 夜蛾Mythimna sp.），而对有益昆虫（如捕食性蚂蚁Carebara sp., 蜘蛛Yaginumaella sp., 授粉蜜蜂Megachile sp.）的捕食比例很低。这表明鹩哥在油棕景观中提供了净正的生态系统服务，具有作为生物防治剂的强大潜力。相比之下，同域分布的白腰鹊鸲（C. malabaricus）主要捕食中性昆虫，对害虫抑制的贡献微乎其微。

研究还揭示了功能溢出（functional spillover）现象。鹩哥表现出显著的功能溢出，能够积极进入改造后的油棕景观捕食害虫。而森林依赖型的白腰鹊鸲在油棕景观中的功能溢出有限，但其饮食中出现了改造环境中的昆虫，表明异质景观通过提供额外的食物来源使森林依赖物种受益。

本研究采用了几项关键技术方法：在马来西亚半岛四个州的三种油棕景观（单一种植园MCP、林斑种植园FPP、邻接森林种植园NFP）中，采用雾网捕获目标鸟类（鹩哥和白腰鹊鸲）并收集粪便样本；使用QIAamp Fast DNA Stool Mini Kit提取粪便基因组DNA；采用针对线粒体细胞色素c氧化酶亚基I（COI）基因的引物（LCO1490/HCO2198）进行PCR扩增；利用Illumina MiSeq平台进行双端测序；使用DADA2流程进行序列处理，生成扩增子序列变异（ASVs），并通过BLAST比对NCBI数据库进行物种分类鉴定。

结果

鸟类饮食的昆虫组成与多样性

通过对11份粪便样本（9份来自鹩哥，2份来自白腰鹊鸲）进行DNA宏条形码测序，共获得2,532,507条高质量序列，鉴定出270个独特的ASVs。 taxonomic identification revealed three classes, 13 order, 25 family, 29 subfamily and 35 genera of organisms in the bird diet。Alpha多样性分析（Chao1, Shannon, Simpson, Observed指数）表明，鹩哥在NFP中的饮食多样性最高，FPP次之，MCP最低。主坐标分析（PCoA）显示，MCP和NFP的昆虫群落存在明显区分。Venn图显示，MCP样本拥有最多的独特ASVs（105个），表明白翅鸲即使在昆虫多样性较低的单一栽培园中，也能利用相对独特的昆虫资源。

景观类型对饮食的影响

鹩哥的饮食组成显著受景观类型影响。在MCP，个体饮食通常由单一昆虫目主导（如直翅目或蜚蠊目）。在FPP，饮食更为混合，通常由两个昆虫目主导。在NFP，饮食最为多样，每个个体至少包含三个昆虫目。相反，白腰鹊鸲（FPPX）的饮食仅包含三个昆虫目（蜚蠊目、直翅目、柄眼目），多样性低于同景观中的鹩哥。

害虫与益虫的消费情况

相对读长丰度（Relative Read Abundance, RRA）分析显示，鹩哥主要消费的昆虫包括Blattella sp.（蜚蠊）和Gryllus sp.（蟋蟀）。在检测到的害虫中，夜蛾Mythimna sp.在FPP1样本中占很高比例（85.85% RRA），蝗虫Pseudoxya sp.在FPP3、MCP1和NFP1样本中出现。而对益虫的捕食非常有限，主要以Carebara sp.（蚂蚁）为代表。这表明鹩哥对害虫的消费远高于益虫。

讨论与结论

本研究通过DNA宏条形码技术，为油棕种植园中常见食虫鸟类（特别是鹩哥）作为生物防治剂的潜力提供了直接的分子证据。研究表明，鹩哥（C. saularis）具有作为油棕景观中生物防治剂的强大潜力，其饮食偏好害虫而非益虫，从而提供净正的生态系统服务。其饮食受景观类型影响，在更复杂、接近自然森林的栖息地（NFP）中多样性更高。值得注意的是，即使在退化的单一种植园（MCP）中，鹩哥也能通过捕食丰富的耐受性害虫（如直翅目和蜚蠊目）来提供害虫控制服务。研究发现鹩哥表现出显著的功能溢出，能够从森林边缘进入油棕景观捕食害虫。而森林关联物种白腰鹊鸲（C. malabaricus）在油棕景观中的功能溢出较弱，对害虫抑制的贡献很小，但其饮食中包含改造环境中的昆虫，表明异质景观也能为森林依赖物种提供额外食物来源。

尽管种植园是退化的栖息地，但林下植被和附生植物的存在为昆虫提供了栖息地和食物来源，从而吸引了捕食性鸟类。研究证实了鹩哥从森林边缘到油棕景观的正功能溢出，作为害虫的生物防治剂，而白腰鹊鸲在害虫生物控制中的功能作用很小。尽管如此，该研究强调了油棕景观通过提供额外食物来源来支持森林依赖物种的价值。

该研究的意义在于为油棕种植园管理者提供了科学依据，可以通过促进鹩哥等高效捕食者的栖息地（如增加林下植被、保护森林斑块）来增强自然的害虫控制，减少对化学农药的依赖，推动油棕产业的可持续发展。未来的研究可以结合长期监测和分子分析，进一步细化膳食评估，并扩展到油棕景观中其他丰富的食虫鸟类。