松墨天牛与盐肤木墨天牛聚集-性信息素释放模式差异对同域共存区生殖隔离的调控机制研究

本研究通过分析松墨天牛（Monochamus alternatus）与盐肤木墨天牛（M. saltuarius）的昼夜、日和周信息素释放规律，揭示二者利用相同聚集-性信息素（monochamol）时，通过释放时间差异（如M. saltuarius早于M. alternatus 5.6天）和接触性信息素识别（仅M. saltuarius可区分异种雌性）实现生殖隔离的生态策略，为松材线虫（PWN）媒介昆虫的协同进化提供新见解。

　　

引言

松材线虫病（PWD）是全球松林最具破坏性的病害之一，由松材线虫（Bursaphelenchus xylophilus）通过墨天牛属（Monochamus）昆虫传播。韩国自1988年首次发现PWD后，松墨天牛（M. alternatus）和盐肤木墨天牛（M. saltuarius）的分布区因气候适应差异原本分离，但随病害扩散形成同域共存区。二者均以2-十一烷氧基-1-乙醇（monochamol）作为聚集-性信息素，可能引发交配错误。本研究旨在探究其信息素释放模式差异是否促进生殖隔离。

材料与方法

实验使用人工饲养的两种天牛雄性成虫，通过Porapak Q吸附法收集信息素，结合GC-MS定量分析。测定内容包括：

1. 季节性活动：2020年4-10月在韩国庆州利用信息素陷阱监测成虫飞行动态；
2. 信息素释放时序：记录首次释放时间、昼夜（分19:00-07:00、07:00-13:00、13:00-19:00三时段）及周际变化；
3. 交配行为实验：玻璃棒涂覆雌性体表提取物，观察雄性交配反应。

结果

季节性活动：M. saltuarius成虫4月下旬始飞，5月中旬达峰；M. alternatus则5月末始飞，6-7月为高峰，二者活动期在6-7月重叠。

信息素释放特征：

• 初始释放：M. saltuarius在体骨化后平均5天即释放信息素，显著早于M. alternatus的10.6天（p=0.0024）；
• 昼夜节律：M. saltuarius在13:00-19:00释放量（0.151 μg/小时）显著高于M. alternatus（0.05 μg/小时，p=0.0465），后者主要在夜间（19:00-07:00）释放；
• 周际模式：两物种均在羽化后第3周达释放峰值，但M. alternatus第8周后显著下降，而M. saltuarius持续稳定释放。

交配行为：85%的M. saltuarius雄性对同种雌性提取物表现交配行为，但对M. alternatus提取物无反应；M. alternatus雄性对两物种提取物的反应率均低于15%，无显著差异。

讨论

1. 时间隔离的局限性：尽管M. saltuarius更早释放信息素且午后活性高，但二者生命周期长且活动期重叠，仅靠时间差异不足以完全避免异种交配。
2. 接触信息素的关键作用：M. saltuarius通过雌性体表化合物（如特定碳氢化合物）精准识别同种，而M. alternatus的识别能力较弱，可能增加其与异种交配的风险。
3. 生态适应：M. saltuarius在原分布区以红松（Pinus koraiensis）为主，但在共存区转向赤松（P. densiflora）和黑松（P. thunbergii），寄主转换可能进一步影响其与M. alternatus的竞争关系。

结论

本研究揭示两种墨天牛通过信息素释放时间分化和接触信息素识别（仅M. saltuarius有效）实现部分生殖隔离，但M. alternatus的识别缺陷可能导致同域共存区的繁殖干扰。未来需结合寄主偏好、垂直分层等因素，评估其对松材线虫病传播的协同影响。