科技日?qǐng)?bào)記者 謝開飛 通訊員 白建林  

“位于南美洲和東南亞的一些小菜蛾種群，不僅需要保持和加強(qiáng)害蟲管理，而且隨著未來(lái)溫度的升高，其周年適生區(qū)也將進(jìn)一步擴(kuò)大。”12月10日，國(guó)際知名期刊《自然-通訊》發(fā)表了福建農(nóng)林大學(xué)閩臺(tái)作物有害生物生態(tài)防控國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室尤民生、尤士駿團(tuán)隊(duì)的研究成果。

作為一種世界性的十字花科蔬菜重要害蟲，小菜蛾在全球不同氣候帶均有分布。它們適應(yīng)氣候變化的能力如何？對(duì)生物多樣性、糧食生產(chǎn)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展等有何影響？上述問(wèn)題長(zhǎng)期為各國(guó)科學(xué)家所關(guān)注。

小菜蛾與氣候適應(yīng)性相關(guān)的遺傳變異分布 受訪者供圖

“該項(xiàng)目在前期對(duì)全球六大洲的55個(gè)國(guó)家和地區(qū)的114個(gè)樣點(diǎn)采集的小菜蛾樣本進(jìn)行全基因組重測(cè)序的基礎(chǔ)上，用景觀基因組學(xué)方法和基因編輯技術(shù)等，預(yù)測(cè)和驗(yàn)證了全球小菜蛾的氣候適生性。”尤民生表示，研究成果使小菜蛾防治有了世界性“氣候圖譜”，可為未來(lái)的小菜蛾防治提供指導(dǎo)，也為宏觀大數(shù)據(jù)分析和微觀基因功能驗(yàn)證相結(jié)合，解析物種的環(huán)境適應(yīng)性機(jī)制，提供了可借鑒的技術(shù)手段。

人類活動(dòng)引起氣候變化，特別是溫度和降水的逐漸變化，正在影響物種的生存和分布。對(duì)此，該團(tuán)隊(duì)研究人員對(duì)小菜蛾適生區(qū)的357個(gè)個(gè)體重測(cè)序數(shù)據(jù)進(jìn)行景觀基因組學(xué)分析，共鑒定到3648個(gè)潛在的氣候適應(yīng)性位點(diǎn)。通過(guò)廣義不相似性模型建模，擬合氣候適應(yīng)性位點(diǎn)與氣候變量之間的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)全球小菜蛾的遺傳變異具有一定的緯度相似性，且溫度在小菜蛾的氣候適應(yīng)性遺傳變異中起到了重要作用。這表明來(lái)自同一緯度的小菜蛾群體具有相似的遺傳組成。

“了解氣候適應(yīng)的遺傳基礎(chǔ)，對(duì)于預(yù)測(cè)物種對(duì)氣候變化的響應(yīng)至關(guān)重要。”據(jù)尤民生介紹，他們采用一種被稱為“遺傳補(bǔ)償”的指標(biāo)，來(lái)探究哪些地方的小菜蛾在遺傳上更為“脆弱”，即更容易受到氣候變化的影響。研究發(fā)現(xiàn)，遺傳補(bǔ)償較高的群體更容易受到氣候變化的影響，需要更多的遺傳變異以適應(yīng)環(huán)境的變化。預(yù)測(cè)在2050年溫室氣體排放情景RCP8.5下，大多數(shù)小菜蛾種群的遺傳補(bǔ)償均較低。

為更準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)不同地理種群對(duì)氣候變化的響應(yīng)，該團(tuán)隊(duì)還構(gòu)建了一種新的“生態(tài)-遺傳指數(shù)”，結(jié)合遺傳因素和生理因素，更好地預(yù)測(cè)種群在未來(lái)氣候變化背景下的適生性。在氣候變化情景下，除南美洲和東南亞的一些種群外，大多數(shù)種群面臨的氣候挑戰(zhàn)是較小的。因此，在2050年的未來(lái)氣候背景下，全球大部分地區(qū)小菜蛾的棲息地適合度不會(huì)發(fā)生劇烈變化，很大可能性將保持它們現(xiàn)有的為害狀態(tài)，這對(duì)未來(lái)的害蟲管理具有實(shí)際用途。

最后，研究人員首次利用基因編輯手段驗(yàn)證氣候適應(yīng)性基因在溫度變化中的作用，發(fā)現(xiàn)小菜蛾類鈣黏蛋白（PxCad）基因具有調(diào)控小菜蛾溫度適應(yīng)性的功能，PxCad突變品系的低溫耐受性明顯低于野生品系小菜蛾。該項(xiàng)目的主要完成人是國(guó)家獎(jiǎng)學(xué)金獲得者、福建農(nóng)林大學(xué)博士生陳燕婷（第一作者）和尤士駿副教授（通訊作者）。

關(guān)鍵詞： 世界性 圖譜 小菜