环境及地理因素对中国枯叶蛾科昆虫β多样性格局的影响

环境及地理因素对中国枯叶蛾科昆虫β多样性格局的影响金倩; 张天芯; 张智慧; 王飞飞; 王夏雯; 王信海; 张爱兵

【期刊名称】《《环境昆虫学报》》

【年(卷),期】2019(041)006

【总页数】12页(P1196-1207)

【关键词】枯叶蛾科; β多样性; 环境因素; 地理因素

【作者】金倩; 张天芯; 张智慧; 王飞飞; 王夏雯; 王信海; 张爱兵

【作者单位】江苏省农业科学院宿迁农科所江苏宿迁223800; 首都师范大学生命科学学院北京100048

【正文语种】中文

【中图分类】Q968.1; S433.4

目前被广泛接受的群落建成机制主要为生态位理论(Litvak, 1990)和中性理论(Hubbell, 2001)，以及二者的相关假说。基于生态位理论的相关假说强调环境与资源的制约导致了物种互作和生态位的分化；而基于中性理论的相关假说则简化了群落生境信息，强调随机扩散及扩散限制作用。相应的关于β多样性格局形成的假说也有以下两种：1)群落间物种组成与环境因素有关，其主要强调了环境因素的影响，符合生态位理论，在这种情况下，β多样性会受样点间环境异质性的影响而发生不同的变化(Pierre et al.， 2009)；2)物种的组成是随机波动，强调物种的扩散过程与限制，符合中性理论，在这种情况下，β多样性格局主要取决于物种自身

的扩散能力，如：动物的迁移或飞行能力、植物种子传播的能力等(Azevedo et al., 1998)。然而大量针对不同地区不同生物类群所进行的相关研究却呈现了不同

的结果(Morante-Filho et al.，2016; Murphy et al., 2016)，使得二者仍然存在

很大的争议(Tan et al., 2013)，例如在以热带地区的草本和木本植物为研究对象时，发现二者的β多样性维持机制存在明显差异，其中草本植物群落主要是受生态位

的影响，而木本植物群落却更加受到扩散的限制(Murphy et al., 2016)。20世纪后，更多的研究者发现，影响当地动物群落物种多样性格局的因素通常是环境和地理因素的组合(Borcard et al., 1992)，例如：伊比利亚半岛鞘翅目昆虫叶甲虫多样性研究结果表明样点的环境因素和样点间的地理距离同等重要(Baselga &

JimÉNez-Valverde, 2007)，以及β多样性在山区和生物地理区的交界处呈现较高趋势的现象(Chen et al., 2010)。由此可见，β多样性格局的形成可能是由生态位过程与扩散过程共同作用影响(Duivenvoorden et al., 2002; Genner et al., 2004)。对于β多样性格局的维持机制以及群落建成机制一直以来都是生态学者们最为关

注的话题，虽然不同地区不同类群的β多样性格局及形成机制已有较多研究，但

是目前对β多样性，特别是动物类群β多样性的形成机制仍然没有一个定论(Morante-Filho et al., 2016; Murphy et al., 2016)。枯叶蛾科Lasiocampidae

昆虫的寄主植物广泛，危害涉及52科，多以松科植物为食，严重危害区域北起兴安岭，南至云贵针叶林，是中国境内危害影响较大的一类鳞翅目昆虫。其作为农林业的主要害虫，若针对性的进行治理，首先必须要清楚其分布状况及多样化程度。本研究试图以我国枯叶蛾科蛾类为例，探究该类群在我国9个省市的β多样性格局，浅析环境因素(资源限制)及地理因素(扩散限制)对该β多样性格局的影响作用

与相对权重，探究该β多样性格局的形成与维持机制，以期能够进一步确定β多

样性研究在鳞翅目枯叶蛾科昆虫多样性中重要地位，为生态系统的恢复与建立和生物多样性的管理与保护提供有价值的理论基础与实践参考。

1 材料与方法

1.1 标本采集及形态鉴定

本研究样品取自全国9个省市共计42个采样点(图1，表1)，分别是：北京市、

河北省、山西省、浙江省、福建省、贵州省、广西壮族自治区、广东省、海南省。利用高压汞灯诱集标本，为了尽可能多的覆盖枯叶蛾科蛾类多样性，本研究选择了相对较长的一段时间收集样品，采集时间从2010年至2017年中的4月-8月枯

叶蛾科昆虫高发期，共收集得到415个样品。采集的标本低温冷冻后展翅保存并

制作外生殖器玻片，参照动物志中所著的分类系统为依据进行鉴定，疑难标本由相关类群专家帮助鉴定。415个标本隶属于20个属，29个物种。松毛虫属Dendrolimus、褐枯叶蛾属Gastropacha、栎枯叶蛾属Paralebeda是本研究中

的优势类群(详见附件1)。

1.2 DNA提取、PCR扩增及测序

对于每一个样本，取其足部肌肉组织3条～4条并储存在100%的酒精中4℃保存。用Biomed组织/细胞基因组DNA快速提取试剂盒提取基因组DNA，并置于-20℃冰箱保存备用。接下来进行COI基因的扩增和测序，具体的步骤为：使用DNA

条形码引物LCO 1490 (5′-GGTCAACAAAT CATAAAGATATTGG-3′)和HCO 2198 (5′-TA AACTTCAGGGTGACCAAAAAATCA-3′)(Vrijenhoek, 1994)。扩增

线粒体COI基因5′端长度为658 bp的目的片段，用25 μL的PCR体系：

2×Mastermix 12.5 μL，引物LCO 1490和HCO 2198各0.5 μL(10 μmol/L)，

模板DNA 2.5 μL，ddH2O 9 μL。PCR反应条件为：94℃预变性2 min；40个

循环包括94℃变性20 s，54℃复性20 s，72℃延伸45 s；最后72℃延伸10 min。PCR扩增产物经1%琼脂糖凝胶电泳检测，若结果为700 bp左右的亮带，将PCR产物送至北京中科西林公司测序，测序使用ABI 3130全自动序列测序仪。图1 采样点分布图Fig.1 Sampling sites in China表1 采样点地理位置信息