魏向敏，崔 勇，葉國浚，朱克森，相 輝

(華南師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，昆蟲科學(xué)與技術(shù)研究所，廣東省昆蟲發(fā)育生物學(xué)與應(yīng)用技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣州市昆蟲發(fā)育與應(yīng)用技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣州 510631)

草地貪夜蛾Spodopterafrugiperda隸屬于鱗翅目Lepidoptera夜蛾科Noctuidae，是聯(lián)合國糧農(nóng)組織全球預(yù)警的跨國界遷飛性重大害蟲，具有適生區(qū)域廣、遷飛能力強(qiáng)、繁殖倍數(shù)高、暴食危害重、防控難度大等特點(diǎn)，自2019年1月份入侵我國云南以來，迅速席卷國內(nèi)多個省市，對我國的糧食生產(chǎn)系統(tǒng)造成巨大的壓力。截至8月中旬，草地貪夜蛾在我國24個省份的1 366個縣(市、區(qū))發(fā)生,目前的全國發(fā)生面積為1 431萬畝。9月中旬，廣東省首次監(jiān)測到草地貪夜蛾在自然條件下危害雙子葉植物花生作物，發(fā)生密度約每平方米2～3頭。廣東省食料作物充足，氣候、環(huán)境適宜草地貪夜蛾越冬繁殖，可能成為草地貪夜蛾入侵后種群恢復(fù)繁衍的大后方，成為次年我國北方地區(qū)夏玉米危害的潛在蟲源基地，因此，廣東省草地貪夜蛾防控更為艱巨，需要做好長期防控的長遠(yuǎn)策略；同時廣東省對草地貪夜蛾的有效防控，將對牽制次年我國北方糧倉農(nóng)作物的蟲害威脅發(fā)揮重要的橋頭堡作用(吳秋琳等，2019)。草地貪夜蛾入侵我省乃至我國，將出現(xiàn)一系列新的特征，一方面是由于擺脫了原產(chǎn)地自然天敵的遏制，另一方面則有可能在上述不斷的長距離遷徙過程中，已經(jīng)經(jīng)歷了一系列當(dāng)?shù)胤揽卮胧┑暮Y選，進(jìn)而變得具有更高的適合度(Carvalhoetal., 2013)，且必然將與同屬近緣土著種——另一種在我國本土長期存在、危害性同樣嚴(yán)重的廣食性害蟲——斜紋夜蛾，產(chǎn)生一定的生態(tài)位重疊，因此，草地貪夜蛾的防控局勢變得復(fù)雜。傳統(tǒng)的、單一的、靜態(tài)的防控策略已不能滿足需求。從入侵基因組學(xué)新興角度深入地解析草地貪夜蛾產(chǎn)生、傳播和進(jìn)化的分子機(jī)制，發(fā)掘個性化分子靶標(biāo)，開發(fā)高效、綠色、精準(zhǔn)的生物農(nóng)藥，設(shè)計(jì)最佳預(yù)防與管理策略，將有望突破傳統(tǒng)模式，實(shí)現(xiàn)草地貪夜蛾的有效預(yù)警和防控治理。本綜述系統(tǒng)調(diào)研了草地貪夜蛾國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀，包括在原產(chǎn)地及我國的寄主適應(yīng)性、種群動態(tài)和防控措施等方面，并在現(xiàn)今組學(xué)及新技術(shù)高度發(fā)展的新形勢下，對草地貪夜蛾入侵機(jī)制研究方法提出了一些展望，以期對草地貪夜蛾的有效防控提供參考依據(jù)。

1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

草地貪夜蛾屬廣食性害蟲，偏愛禾本科作物。在原產(chǎn)地，該蟲分為玉米型和水稻型兩種品系。玉米型品系主要取食玉米、高粱等；水稻型主要取食水稻和各種牧草(Juarezetal., 2012; Unbehendetal., 2014)。此外，兩個品系在生理特性、交配行為、殺蟲劑抗性等方面都有所差異(Adamczyketal., 1997; Tavaresetal., 2010; Pavinatoetal., 2013)，玉米型品系還被鑒定出不同的單倍體型(Nagoshietal., 2007; Nagoshietal., 2015)。草地貪夜蛾一直是美洲的重要農(nóng)作物害蟲，2016年擴(kuò)張至非洲，隨后在撒哈拉以南的44個國家快速蔓延。由于其近緣種——另一類廣食性重要農(nóng)業(yè)害蟲斜紋夜蛾并未在這些地區(qū)有明顯分布，因此在國外，關(guān)于草地貪夜蛾為害特性及機(jī)制的研究，主要在于比較兩個品系，以及不同品系單倍型或不同居群的生物學(xué)特性，主要包括寄主適應(yīng)性(Gouinetal., 2017; Silva-Brandaoetal., 2017; Moneetal., 2018)、農(nóng)藥抗性(BeRNArdietal., 2015; do Nascimentoetal., 2016; Souzaetal., 2018; Muraroetal., 2019)、原產(chǎn)地及后續(xù)入侵地區(qū)種群動態(tài)研究等方面(Westbrooketal., 2015; Ariasetal., 2019)。

1.1 原產(chǎn)地地區(qū)研究現(xiàn)狀

1.1.1殺蟲劑抗性

在原產(chǎn)地美洲，化學(xué)農(nóng)藥的過度使用導(dǎo)致草地貪夜蛾對某些類型的農(nóng)藥如氨基甲酸酯、擬除蟲菊酯、有機(jī)磷酸酯類，產(chǎn)生了抗性(Yu and McCord, 2007)。美洲國家普遍使用蘇云金桿菌(Bt)毒素(Cry)轉(zhuǎn)基因作物如玉米抵御害蟲，然而草地貪夜蛾已較為廣泛的進(jìn)化出蘇云金桿菌毒素抗性，對美洲Bt玉米為害嚴(yán)重(Omotoetal., 2016; Camargoetal., 2017)，并在后續(xù)入侵的非洲地區(qū)，Bt抗性也一定范圍內(nèi)存在(Bothaetal., 2019)?；瘜W(xué)農(nóng)藥的使用又呈現(xiàn)增加趨勢(Blancoetal., 2016)，由此引發(fā)的殺蟲劑抗性在草地貪夜蛾原產(chǎn)地及近期入侵地非洲也越來越多的被報(bào)道(Gutierrez-Morenoetal., 2019)。因此，農(nóng)藥的有效使用，新型農(nóng)藥的開發(fā)及使用策略、防控策略等等，依然是這些國家和地區(qū)迫切需要探索和解決的問題(Kahnetal., 2018; Boaventuraetal., 2019)。一項(xiàng)研究試圖從遺傳學(xué)角度分析不同地域草地貪夜蛾種群的Cry抗性位點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)美國南部佛羅里達(dá)地區(qū)和波多黎各島嶼草貪夜蛾Cry1抗性位點(diǎn)特征有所不同，前者可能是單基因控制而后者則可能為多效基因(Camargoetal., 2017)，Cry2抗性位點(diǎn)則可能為隱性或準(zhǔn)隱性單基因控制(Acharyaetal., 2017)。這些研究，都主要在遺傳學(xué)層面展開，而真正的基因位點(diǎn)仍不清楚。同時也暗示，抗性的分子機(jī)制是多樣而復(fù)雜的，仍需要全基因組水平的深度剖析。一些研究從分子和基因?qū)用娉醪教骄苛丝剐晕稽c(diǎn)的遺產(chǎn)機(jī)制，例如Eanerjee等人發(fā)現(xiàn)Cry1的抗性可能與其受體ABC家族的突變有關(guān)(Banerjeeetal., 2017)。另有研究發(fā)現(xiàn)蘭尼堿受體靶位點(diǎn)的突變、腸道P450解毒酶可能導(dǎo)致草地貪夜蛾對抗酰胺類殺蟲劑的抗性(Nascimentoetal., 2015b; Boaventuraetal., 2019)?？傮w而言，目前關(guān)于草地貪夜蛾抗性遺傳機(jī)制的研究仍然非常初步，抗性位點(diǎn)的鑒定很少，相對零碎。迫切需要更為系統(tǒng)的揭示，以應(yīng)對草地貪夜蛾廣泛的抗性問題。

1.1.2寄主適應(yīng)性

寄主適應(yīng)性是所有昆蟲生存、繁殖以及進(jìn)化的重要基礎(chǔ)，包括食性和繁殖適應(yīng)性，涉及到化學(xué)感受和腸道消化吸收解毒兩個主要方面。寄主適應(yīng)性機(jī)制的深入研究，為害蟲防治和開發(fā)新的抗蟲作物提供參考依據(jù)。草地貪夜蛾寄主適應(yīng)性的獨(dú)特之處在于，盡管為廣食性害蟲，但該物種早在大約200萬年前就已經(jīng)分化出玉米型和水稻型兩種寄主適應(yīng)型品系(Kergoatetal., 2012)。這種品系的分化，可能是早期草地貪夜蛾拓展寄主范圍進(jìn)而適應(yīng)性分化的結(jié)果(Pashley, 1988)，暗示草地貪夜蛾的寄主適應(yīng)、輻射進(jìn)化的潛力較大。玉米型似乎比水稻型具有更強(qiáng)的寄主適應(yīng)性(Pashley, 1988)。關(guān)于草地貪夜蛾寄主適應(yīng)性機(jī)制的研究還很少，研究主要從表型、生理生化方面開展(Pashley, 1988; Canas-Hoyosetal., 2016)。近年來基因組學(xué)的發(fā)展，才使得人們對草地貪夜蛾的寄主適應(yīng)性有了更較深入的了解，并提供了新的思路和視角(Nascimentoetal., 2015a; Gouinetal., 2017; Palmeretal., 2019)。例如，通過比較不同品系對不同寄主誘導(dǎo)下的轉(zhuǎn)錄組，研究發(fā)現(xiàn)解毒酶成員在寄主誘導(dǎo)下的表達(dá)可塑性可能促成其高度的寄主適應(yīng)性和抗性(Silva-Brandaoetal., 2017)。此外通過小RNA轉(zhuǎn)錄組學(xué)比較，還發(fā)現(xiàn)了一批與草地貪夜蛾食物響應(yīng)的小RNA (Nascimentoetal., 2015b)。Gouin等人通過測定和比較草地貪夜蛾水稻型和玉米型品系的基因組，并通過與專食性昆蟲的比較基因組學(xué)研究，發(fā)現(xiàn)化學(xué)感受和解毒相關(guān)的兩類基因，不僅在雜食性昆蟲中顯著擴(kuò)張，而且在草地貪夜蛾兩種寄主型品系中，也是受到正選擇且呈現(xiàn)顯著的拷貝數(shù)變異(Gouinetal., 2017)。該研究是首次從基因組水平上，揭示了雜食性以及草地貪夜蛾兩種品系間的遺傳分化機(jī)制，也為后續(xù)研究種群遷徙動態(tài)、遺傳特征分化、以及綠色防治分子靶點(diǎn)的選擇提供了一個啟示。

昆蟲神經(jīng)調(diào)控、行為、食物類型和營養(yǎng)吸收還受共生腸道菌的影響(Chastonetal., 2016; Schretteretal., 2018)。目前，盡管關(guān)于草地貪夜蛾和斜紋夜蛾腸道微生物的研究還很初步，但研究者們已經(jīng)開始關(guān)注從腸道微生物角度理解寄主適應(yīng)性和抗性。研究發(fā)現(xiàn)，草地貪夜蛾的消化道微生物對待偏好性寄主玉米和非常用寄主番茄的刺激作用是顯著不同的，這種差異同樣會影響草地貪夜蛾在兩種寄主上的生長情況，這一結(jié)果強(qiáng)烈提示消化道微生物對于草地貪夜蛾寄主適應(yīng)性的影響顯著(Acevedoetal., 2017)。

目前關(guān)于草地貪夜蛾的寄主適應(yīng)性機(jī)制研究得仍非常初步，缺乏深入到遺傳機(jī)理方面的研究，亟待深入、系統(tǒng)地比較分析。

1.1.3原產(chǎn)地美洲以及熱帶入侵地區(qū)非洲的種群動態(tài)特征

對種群動態(tài)特征及機(jī)制的理解，包括種群間基因交流、動態(tài)結(jié)構(gòu)、自然選擇信號等的發(fā)掘，可以為草地貪夜蛾抗性位點(diǎn)的擴(kuò)散情況、寄主適應(yīng)性的拓展情況提供重要證據(jù)，為進(jìn)一步的害蟲防治及管理策略的提出提供參考依據(jù)。在原產(chǎn)地及早期入侵地區(qū)種群動態(tài)特征研究的結(jié)果，可為我國草地貪夜蛾動態(tài)規(guī)律的把握提供參考依據(jù)。由于草地貪夜蛾的長距離遷飛特性，顯著受到氣候、天氣尤其是風(fēng)向以及局部生態(tài)環(huán)境、人為因素包括當(dāng)?shù)睾οx管理等多種因素的綜合影響(Ariasetal., 2019)，種群動態(tài)特征是復(fù)雜的。在原產(chǎn)地美洲地區(qū)，由于北美洲的一些高緯度地區(qū)如美國東海岸地區(qū)冬季氣候寒冷而使得草地貪夜蛾需要每年定期遷飛至南部地區(qū)如佛羅里達(dá)、德克薩斯等地。此外，一些生境特殊的島嶼，如西印度洋的波多黎各地區(qū)，島嶼種群動態(tài)具有特殊性，突變位點(diǎn)容易快速固定。該島嶼上曾經(jīng)出現(xiàn)的對Bt玉米的自發(fā)抗性突變位點(diǎn)，而引發(fā)人們關(guān)注該地區(qū)與美洲大陸的基因交流情況(Storeretal., 2010)。南美內(nèi)陸地區(qū)如巴西及巴拉圭地區(qū)，其種群特征相對于中美及北美地區(qū)在氣候特點(diǎn)上有所差異，這些地區(qū)的草地貪夜蛾與中美洲島嶼地區(qū)的種群多態(tài)性異同，也為草地貪夜蛾入侵拓殖機(jī)制提供線索。非洲地區(qū)是草地貪夜蛾的近期入侵地，該地區(qū)草地貪夜蛾的種群特征遺傳多樣性分布情況的研究，與原產(chǎn)地的異同比較，不僅為入侵機(jī)制的研究提供線索，也為快速布局監(jiān)控和防治草地貪夜蛾提供指導(dǎo)意見。

目前，種群動態(tài)的研究主要是借助線粒體和少數(shù)基因分子標(biāo)記進(jìn)行(Nagoshietal., 2018; Ariasetal., 2019)。研究發(fā)現(xiàn)盡管早在大約200萬年前草地貪夜蛾的玉米型及水稻型兩種品系就已經(jīng)發(fā)生分化(Kergoatetal., 2012)，但它們在野外存在一定程度的雜交，其生物學(xué)特性仍不清楚，傾向于發(fā)生在玉米寄主的生境(Nagoshietal., 2010)。通過分子標(biāo)記鑒定，發(fā)現(xiàn)玉米型品系進(jìn)一步可分為不同的單倍型。有的研究將其分為FL和TX型(Nagoshietal., 2015)，并發(fā)現(xiàn)前者廣泛存在于美洲大陸，而后者則主要存在于佛羅里達(dá)、加勒比海以及從佛羅里達(dá)每年遷飛到美國東海岸的居群(Banerjeeetal., 2017)。更細(xì)致的研究還將玉米型品系分為4種單倍型(CS-h1，CS-h2，CS-h3，CS-h4)(Nagoshietal., 2007)，并研究發(fā)現(xiàn)CS-h4在北美洲地區(qū)如美國佛羅里達(dá)分布(Nagoshietal., 2007)，而CS-h1以及CS-h2在主要在南美內(nèi)陸如巴西、巴拉圭等地區(qū)分布(Ariasetal., 2019)。波多黎各島嶼種群遺傳特征與佛羅里達(dá)地區(qū)相似，與更西部的德克薩斯和南美洲地區(qū)差異較大(Nagoshietal., 2010)。這一結(jié)果說明，在較大的區(qū)域范圍內(nèi)，如南美洲內(nèi)陸地區(qū)與北美、中美地區(qū)，草地貪夜蛾之間的基因交流有所局限。然而在區(qū)域內(nèi)部，頻繁的混雜、基因交流廣泛存在，可能對草地貪夜蛾當(dāng)?shù)鼐尤旱恼w抗性水平(如殺蟲劑半致死計(jì)量)沒有顯著的影響，但會改變抗性位點(diǎn)的多樣性及頻率，因此當(dāng)?shù)貐^(qū)域既定的害蟲防治措施需要根據(jù)情況做及時的調(diào)整(Ariasetal., 2019)。在入侵地非洲地區(qū)，種群結(jié)構(gòu)和特征可能與原生地有所不同。研究發(fā)現(xiàn)非洲入侵種群對Bt毒素Cry2非常敏感，對Cry1敏感性低，表明入侵地種群可能攜帶了Cry1抗性位點(diǎn)(Bothaetal., 2019)。此外，利用2個核基因分子標(biāo)記，研究發(fā)現(xiàn)非洲地區(qū)北部的草地貪夜蛾種群為玉米型品系，呈現(xiàn)單一來源，即來自美國佛羅里達(dá)洲及加勒比海地區(qū)。不同地區(qū)在遺傳頻率上有一定的分化，提示非洲內(nèi)部存在種群遷徙和一定程度的遺傳分化(Nagoshietal., 2018)。

上述原產(chǎn)地及前期入侵地草地貪夜蛾的生物學(xué)特性、種群分布特征為研究我國草地貪夜蛾入侵機(jī)制提供了參考依據(jù)和線索。然而，由于上述研究基本都著眼于少數(shù)遺傳位點(diǎn)以及基因，抗性、寄主適應(yīng)性等與入侵、爆發(fā)密切相關(guān)的遺傳與分子機(jī)制仍不清楚；種群動態(tài)研究也僅僅基于少數(shù)分子標(biāo)記，尚不能全面、客觀地揭示種群遷徙特征，尤其對于重要特征性狀位點(diǎn)隨種群遷徙的動態(tài)變異格局，仍幾乎一無所知。

1.2 我國草地貪夜蛾入侵的新特征及防控研究現(xiàn)狀

目前，草地貪夜蛾在我國主要是玉米型品系(Jingetal., 2019；張磊等，2019)，在廣東省發(fā)現(xiàn)水稻型品系(Liuetal., 2019)，提示后續(xù)兩種品系草地貪夜蛾都在廣東省有發(fā)生。相對于原產(chǎn)地，我國在氣候、農(nóng)作物耕方式以及本地土著種資源情況有明顯差異，草地貪夜蛾入侵我國后會產(chǎn)生一些新的特征。與美國相比，南亞東南亞季風(fēng)氣候利于草地貪夜蛾迅速傳播；與美國的規(guī)模化農(nóng)場式經(jīng)營不同，我國農(nóng)業(yè)耕作模式屬于小農(nóng)式經(jīng)濟(jì)，農(nóng)耕田地破碎化，這一方面不利于有效規(guī)劃防控措施(馬千里等，2019)，也有可能導(dǎo)致草地貪夜蛾在入侵適應(yīng)過程中拓展寄主范圍而造成更大范圍的為害；對本地作物及昆蟲的生態(tài)平衡更具潛在威脅。尤其是如前所述，草地貪夜蛾入侵我國最明顯和需要關(guān)注的特征是與重要的我國土著的同屬近緣種——斜紋夜蛾生態(tài)位重疊，有基因滲入的潛在生態(tài)安全威脅。盡管兩種害蟲均為廣食性，但草地貪夜蛾偏愛禾本科類(Montezanoetal., 2013)。當(dāng)禾本科植物不能滿足該蟲的取食需要，該蟲會對花生、豆類、蔬菜等栽培作物產(chǎn)生為害。本地種斜紋夜蛾則主要為害雙子葉植物。除了食性分歧以外，草地貪夜蛾與斜紋夜蛾在繁殖行為及特性上也存在一定的差異。草地貪夜蛾交配頻率與產(chǎn)卵次數(shù)比斜紋夜蛾頻繁，同時草地貪夜蛾幼蟲具有較強(qiáng)的轉(zhuǎn)移危害植株習(xí)性，可以加重對作物的危害(趙勝園等，2019)。對本地近緣種與入侵種生物習(xí)性上的差異及其可能的遺傳機(jī)制進(jìn)行探討，將有望為草地貪夜蛾的入侵和爆發(fā)提供新的解讀。

自2019年1月草地貪夜蛾入侵我國后，我國科研人員正努力將這種破壞性害蟲的為害降到最低并加以控制，包括建立一系列監(jiān)測方法(Wangetal., 2019)、有效的物種及品系奠定方法(Jingetal., 2019)、使用陷阱和殺蟲劑(Zhaoetal., 2019)，以及尋找本土天敵(Silver, 2019)等進(jìn)行防控。目前，噴施化學(xué)農(nóng)藥是控制其為害的主要措施(趙勝園等，2019)。但由于其常在葉片背面或者心葉取食，且可鉆蛀到植株和果內(nèi)，造成藥劑防治效率下降。更為嚴(yán)重的是，由于農(nóng)藥的長期使用，導(dǎo)致草地貪夜蛾產(chǎn)生了抗藥性，這對我國綠色防控該蟲提出了考驗(yàn)(趙勝園等，2019)。當(dāng)前，我國有許多學(xué)者在進(jìn)行利用天敵昆蟲防治草地貪夜蛾的研究。草地貪夜蛾有著豐富的寄生性天敵昆蟲資源和捕食性天敵昆蟲資源，陳萬斌等較詳細(xì)地搜集和整理了部分草地貪夜蛾的寄生天敵和捕食天敵(陳萬斌等，2019)，此外，我國利用益蝽Picromeruslewisi、東亞小花蝽Orussauteri、七星瓢蟲Coccinellaseptempunctata、異色瓢蟲Harmoniaaxyridis等捕食性天敵(代曉彥等，2019；孔琳等，2019；王燕等，2019；趙英杰等，2019)和短管赤眼蜂Trichogrammapretiosum、螟甲腹繭蜂ChelonusmunakataeMunakata、斑痣懸繭蜂Meteoruspulchricornis、斯氏側(cè)溝繭蜂Microplitissimilis、夜蛾黑卵蜂Telenomusremus、螟黃赤眼蜂Trichogrammachilonis等寄生性天敵(陳壯美等，2019；李芬等，2019；李志剛等，2019；尚丹等，2019；朱凱輝等，2019)來進(jìn)行草地貪夜蛾防治研究已有相關(guān)報(bào)道。另外，利用病毒、細(xì)菌、線蟲等病原微生物的以菌治蟲方法也對草地貪夜蛾防控取得了較好的效果，如多核多角體病毒Spodopterafrugiperdamultiplenucleopolyhedrovirus(SfMNPV)和球孢白僵菌Beauveriabassiana等(常亞軍等，2019)。

從目前來看，我國草地貪夜蛾研究主要集中在草地貪夜蛾的生物學(xué)特性、發(fā)生規(guī)律、為害特點(diǎn)和防控方法上，也有學(xué)者著力于從分子、基因角度探討入侵機(jī)制。例如，劉瑩等首次從基因組水平鑒定了草地貪夜蛾化學(xué)感受相關(guān)基因(劉瑩等，2019)，梅洋等首次從基因組水平鑒定了草地貪夜蛾解毒代謝相關(guān)基因家族(梅洋等，2019)，作者所在課題組對兩種夜蛾科害蟲——草地貪夜蛾和斜紋夜蛾的嗅覺、味覺相關(guān)基因進(jìn)行了系統(tǒng)的鑒定及系統(tǒng)發(fā)育分析，并對部分嗅覺結(jié)合蛋白進(jìn)行了選擇信號與氨基酸差異位點(diǎn)分析(黃鈞鴻等，2019)。進(jìn)一步研究這些基因的生理功能及其結(jié)構(gòu)，選擇合適的基因和位點(diǎn)開發(fā)以該基因?yàn)榘袠?biāo)的昆蟲行為干擾因子，可用于控制害蟲行為或干擾其正常生理活動，實(shí)現(xiàn)草地貪夜蛾的綠色防控。

2 從基因組學(xué)角度理解草地貪夜蛾入侵爆發(fā)機(jī)制及對我國草地貪夜蛾防治新思路的啟發(fā)

2.1 開展草地貪夜蛾與斜紋夜蛾的比較基因組學(xué)以及比較種群遺傳學(xué)分析

有高質(zhì)量參考基因組的前提下，進(jìn)行代表性地區(qū)居群的草地貪夜蛾和斜紋夜蛾個體基因組比較分析，有望全面、客觀和精準(zhǔn)地了解草地貪夜蛾入侵爆發(fā)的規(guī)律，以及其潛在的入侵特性和進(jìn)化機(jī)制。如前所述，草地貪夜蛾入侵我國后，將與本地近緣種斜紋夜蛾產(chǎn)生一定的生態(tài)位重疊，具有潛在的基因滲入的危險(xiǎn)，這也是草地貪夜蛾入侵我國的一個重要新特征。因此，后續(xù)首先需要著力開展草地貪夜蛾與本地近緣種斜紋夜蛾的比較基因組學(xué)以及比較種群遺傳學(xué)分析，深入剖析這兩個近緣種在基因組水平上的差異和共性，為理解草地貪夜蛾入侵爆發(fā)成災(zāi)的原因提供重要線索。且隨著基于三代測序技術(shù)的新版基因組公布，參考基因組質(zhì)量得到有效提升，基因收縮、擴(kuò)張分析更為精準(zhǔn)，將有可能有更多新的發(fā)現(xiàn)。

2.2 從轉(zhuǎn)錄水平揭示草地貪夜蛾寄主適應(yīng)性

不同居群轉(zhuǎn)錄調(diào)控層面的深度比較解析，將為揭示草地貪夜蛾寄住適應(yīng)性提供新的線索。轉(zhuǎn)錄組分析旨在解析基因表達(dá)調(diào)控的特征，從轉(zhuǎn)錄水平揭示生物體適應(yīng)性的動態(tài)特征。從最為熟悉的基因表達(dá)水平差異分析，到轉(zhuǎn)錄本多樣性機(jī)制(Dainisetal., 2019)、以及DNA高級結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)錄調(diào)控(Marsicoetal., 2019)，轉(zhuǎn)錄組水平的解析對于理解物種適應(yīng)性機(jī)制所發(fā)揮的作用已經(jīng)越來越重要。前期研究利用二代測序技術(shù)，發(fā)現(xiàn)抗性基因的表達(dá)可塑性可能對草地貪夜蛾的寄主適應(yīng)性發(fā)揮作用(Silva-Brandaoetal., 2017)。長讀長轉(zhuǎn)錄組測序，能夠較二代測序更為全面的展示新轉(zhuǎn)錄本、可變剪切事件，將對轉(zhuǎn)錄多樣性進(jìn)行更為全面、有效的刻畫，已成功應(yīng)用于作物重要性狀相關(guān)分子機(jī)制的發(fā)掘(Lietal., 2017)。轉(zhuǎn)座酶可接近性核染色質(zhì)區(qū)域測序分析(Assay for Transposase-Accessible Chromatin with high throughput sequencing, ATAC-seq)，利用轉(zhuǎn)座酶將接頭序列插入在基因組的開放區(qū)域，然后通過高通量測序以獲得相應(yīng)區(qū)域轉(zhuǎn)錄因子等轉(zhuǎn)錄調(diào)控的關(guān)鍵信息，是研究順反原件結(jié)合調(diào)控基因表達(dá)分子機(jī)制的重要手段，并已在鱗翅目昆蟲腦轉(zhuǎn)錄組研究中得以應(yīng)用(Lugenaetal., 2019)，是目前已經(jīng)成熟的研究技術(shù)體系。G4結(jié)構(gòu)是生物中廣泛存在的一類DNA四鏈體高級結(jié)構(gòu)。越來越多的研究表明，G4結(jié)構(gòu)傾向于富集于基因調(diào)控區(qū)域，進(jìn)而對基因表達(dá)發(fā)揮重要調(diào)控作用(Gargetal., 2016; Marsicoetal., 2019)。作者所在的研究組前期以鱗翅目模式昆蟲家蠶為模式，證實(shí)了G4高級結(jié)構(gòu)在昆蟲中廣泛存在，并對基因表達(dá)具有重要調(diào)控作用(Niuetal., 2018; Niuetal., 2019)。這些新技術(shù)和新的理論技術(shù)體系的應(yīng)用，將可望從轉(zhuǎn)錄調(diào)控視角，為草地貪夜蛾入侵、爆發(fā)機(jī)制的深入理解提供極具原創(chuàng)性的新發(fā)現(xiàn)。

2.3 深入開展腸道微生物宏基因組研究

深入比較草地貪夜蛾與斜紋夜蛾第二套基因組——腸道微生物宏基因組，為理解草地貪夜蛾入侵后寄主適應(yīng)性提供線索。宏基因組學(xué)是研究特定宏基因組的不依賴于有機(jī)體培養(yǎng)的技術(shù)手段，以微生物多樣性、種群結(jié)構(gòu)進(jìn)化關(guān)系、功能活性相互協(xié)作關(guān)系及與環(huán)境之間的關(guān)系為研究目的新型微生物研究方法(斯日古楞等，2014)。由于自然界中僅有不足1%的微生物可以單純培養(yǎng)，而宏基因組學(xué)的研究方法使得微生物的免培養(yǎng)研究成為可能，逐漸成為研究微生物的主流方法(丁嘯，2016)。

目前，微生物定殖最多的器官是胃腸道(Whitmanetal., 1998)，因?yàn)槟c黏膜具有較大的表面積，可以容納大量微生物群落在其表面定殖(Sekirovetal., 2010)，此外，胃腸道含有大量微生物可以利用的營養(yǎng)物質(zhì)，是微生物首選的定殖點(diǎn)。而且腸道微生物與宿主處于共生的關(guān)系，其參與宿主營養(yǎng)吸收、代謝作用、腸道和免疫系統(tǒng)發(fā)育等重要生理過程，所以極具研究價(jià)值(曹樂，寧康，2018)。宏基因組學(xué)早期在研究人體腸道中運(yùn)用較多，包括腸道微生物的改變對炎癥性疾病、肥胖癥等的影響(Wlodarskaetal., 2015; Liuetal., 2017)。隨著高通量測序技術(shù)的發(fā)展，運(yùn)用宏基因組學(xué)研究昆蟲腸道微生物種群多樣性已成為熱點(diǎn)。有研究表明，蜜蜂腸道微生物會影響宿主的免疫系統(tǒng)，可促進(jìn)蜜蜂體重和腸道重量增加，并且這種作用伴隨著影響激素含量的基因表達(dá)上調(diào)以及對糖的敏感性增加(Zhengetal., 2017; Bonilla-Rosso and Engel, 2018)；夏曉峰等人對小菜蛾的腸道微生物進(jìn)行研究，結(jié)果表明中腸細(xì)菌的組成和結(jié)構(gòu)能夠影響小菜蛾對農(nóng)藥的抗性(夏曉峰，2014)；Chen等人的研究表明，家蠶的腸道菌群在早期和晚期之間有很大的差異，也與野蠶的菌群不同(Chenetal., 2018)。葉昕海等選取了12個鱗翅目昆蟲進(jìn)行比較基因組學(xué)分析，發(fā)現(xiàn)草地貪夜蛾與斜紋夜蛾的親緣關(guān)系最近(葉昕海，2019)。目前，盡管關(guān)于草地貪夜蛾和斜紋夜蛾腸道微生物的研究還很初步，但研究者們已經(jīng)開始關(guān)注從腸道微生物角度理解寄主適應(yīng)性和抗性。宏基因組解析的技術(shù)手段已經(jīng)非常成熟，利用該技術(shù)手段，深入研究比較草地貪夜蛾與斜紋夜蛾腸道菌相同與差異之處，對于解析草地貪夜蛾入侵后與本地種斜紋夜蛾的相互影響及解析其對于斜紋夜蛾有明顯偏食性的機(jī)理，探索其對本地農(nóng)作物的危害程度及新型綠色防治策略具有重大意義，為昆蟲生物學(xué)特性研究提供了全新思路和視角。