福寿螺入侵机制的研究进展

福寿螺(Pomacea canaliculata)是被世界自然保护联盟列入全球100种恶性外来入侵物种中唯一的一种淡水螺,已在世界范围内造成了严重的农业与生态危害。福寿螺适应性广、抗逆性强、繁殖率高、遗传多样性丰富等特点使其在新栖息地(尤其是脆弱生境)能够获得对土著种的竞争优势,并迅速建立扩大种群;福寿螺对天敌、寄生虫和病菌的防御为其生存和繁衍提供了保障;福寿螺的入侵降低了入侵地的生物多样性,并且形成恶性循环。本文从福寿螺的生态耐受性、种群遗传变异与繁殖增长、对入侵地其他生物的防御与竞争以及入侵地的生态脆弱性等4个方面对福寿螺的入侵机制进行了归纳和总结,并指出了未来在福寿螺入侵机制方面应着重研究的方向,旨在为福寿螺的预防控制提供基础资料及参考依据。     

福寿螺应对天敌的响应策略与机制研究进展

福寿螺(Pomacea canaliculata)作为一种世界性入侵生物,1981年引入我国大陆,严重危害水生作物生产和生态系统功能。福寿螺在入侵过程中,其表型可塑性可能在增强其环境适应性和耐受性方面扮演着重要角色。猎物对天敌诱导的防御响应是其表型可塑性中的一种表现形式。本文从福寿螺的行为(防御、生长、繁殖、后天性学习)、形态(壳形状、壳强度)和生理生化(卵、抗氧化系统)等3个方面对福寿螺应对天敌胁迫的响应策略与机制进行了总结和归纳,强调了福寿螺应对天敌胁迫的响应多样性和性别差异性,并讨论了天敌诱导下福寿螺的能量分配与权衡机制。在此基础上,对福寿螺与天敌互作机制、生物防治技术开发和效果评估等方面进行了展望。     

空心莲子草在我国的适应性及入侵机制

空心莲子草是入侵我国的重要杂草之一,它在我国能广泛传播和迅速蔓延,与其自身特有的形态生理适应性、强大的繁殖特性和竞争力,以及传入地缺乏自然控制机制密切相关.空心莲子草从其原产地过渡到新的侵入地的过程中,在生态环境适应方面发生重大变化,产生一系列的形态结构、生理过程,以求适应陆地生活条件.其表型可塑性使得空心莲子草有更宽的生态幅,可利用的潜在资源范围也随之扩展;强大的营养繁殖能力,使其迅速产生大量的后代,在失去自然天敌调控的情况下,尤为适应其侵入种的生长、繁殖、发展和传播,种群数量的激增又会加速其传播扩散速度,导致空心莲子草爆发成灾.在综述空心莲子草在形态、生理、繁殖的适应性特征及天敌因素和入侵特性的基础上,根据前人的有关论述,分析了空心莲子草在我国的适应性特征及入侵机制,指出了空心莲子草在我国适应性及入侵机制应着重研究的方向,提出了综合治理和充分利用空心莲子草的对策.     

入侵生物福寿螺抗逆性的研究进展

福寿螺因具有较强的环境适应能力,在热带、亚热带地区大量繁殖,造成生态危害,被定义为恶性外来入侵物种。世界遭入侵的地区均采取了各种措施消灭福寿螺,但防治成效不大,因为其具有很强的抗逆性,如福寿螺能适应39℃的极端高温,能够忍受长达14d的干旱,抵抗pH4.5～9.4的酸碱侵蚀,并能抵抗化学药剂、细菌、寄生虫的威胁。因此,研究其抗逆性及其机制将有助于找到更有效的防治方法。本文综述了国内外有关福寿螺抗物理(低温、高温、干旱)、化学(酸碱性、药物)、生物(细菌和寄生虫、捕食者)因素的研究成果,旨在为防治福寿螺提供理论基础,也为进一步研究福寿螺的抗逆性提供参考。目前的研究表明,福寿螺的抗逆性由外界环境因子诱发,环境因子促成其生理状态,如代谢途径、糖类和氨基酸积累等的改变,这些变化由基因调控,可遗传给后代;外界环境因子还能引起福寿螺对逆境的行为适应性、调节产卵量等。     

入侵植物的生理生态特性对碳积累的影响

随着国际贸易的发展和人们交往的增加以及全球环境的变化,生物种类在全球扩散的机会也大大增加,从而为生物入侵创造了机会。生物入侵不仅给农林牧生产造成损失,而且具有长期的生态学效应。外来种的成功入侵不是其自身某一个特性决定的,而是其特性与新的生境综合作用的结果。外来入侵种生理生态特性的研究对其预测和防治具有重要的意义。目前对入侵种生理生态特性的研究较少。已有的研究表明,与本地种相比入侵种可能通过提高光合能力、资源利用率、表型可塑性、化感作用,以及降低繁殖成本等增加植株碳积累,促进其入侵。但并不是所有的入侵种都同时具有这些特性。生境不同限制性资源不同,入侵机制就不同。成功的入侵种应该能够高效地利用生境中的限制性资源,并且能够较快地调节自身的生理特性以适应波动的资源环境。     

染色质重塑调控生物温度适应性的研究进展

温度是限制物种适应性分布的重要环境因子,对极端环境温度的耐受性决定生物分布和扩散范围,而表观遗传可以提供快速的响应机制,促使生物快速适应极端环境温度。染色质重塑作为表观遗传的重要组成部分之一,其可以通过调控胁迫相关基因的表达从而促进生物适应不良环境条件。本文主要阐述了染色质重塑复合物的分类、组成和染色质重塑的方式,梳理了染色质重塑在生物温度适应性中的研究进展,提出染色质重塑在生物适应不良环境温度过程中发挥重要作用,并对未来染色质重塑与温度适应性研究提出建议。     

外来入侵植物反枝苋的研究进展

本文对反枝苋生物学特性、入侵过程及可能分布区域与影响其分布的相关因子、除防、应用的相关研究进行了综述。结果发现:反枝苋种子能够适应较广的萌发条件,特别是在高温条件下具有高萌发率;反枝苋能够调整生物量及生理生化过程来应对环境变化,具有很强的可塑性;随着气候环境的变化,反枝苋的入侵持续进行,下一步将会向中国西南地区入侵;研制、筛选新型除草剂及探索除草剂的施用方法是目前针对反枝苋产生抗药性的解决途径;反枝苋具有较高的营养价值及药用价值,且在植物修复方面具有潜在前景。目前对反枝苋的研究还存在不足,应在以下方面进行加强:(1)在环境压力下的适应性进化机制及快速适应性的分子基础;(2)对入侵地土壤微生物群落、植物群落及动物的影响及其机制的研究;(3)平衡应用与防御之间的矛盾。     

外来入侵杂草反枝苋的研究进展

反枝苋(Amaranthus retroflexus)原产于美洲,是广泛分布于我国的外来入侵杂草。本文就反枝苋的种子生物学特性、化感作用、表型可塑性、作为典型C4植物的生理生态特征、其与作物的竞争机制、在我国的入侵扩散过程及影响因子,以及其对增强紫外线辐射的生理生态响应和防除方法分别进行了评述。结果表明:反枝苋的一些生物学特性对其入侵成功具有重要作用,其种子数量大、种子萌发温度范围广、表型可塑性强、光合能力强、并可通过化感作用影响多种作物的生长,温度和湿度适应范围广,可以入侵多种生境类型。针对目前研究中的不足,应加强以下方面的研究:1)反枝苋对大范围环境梯度变化的适应机制;2)反枝苋对农田生态系统资源波动的响应;3)反枝苋的化感作用机制;4)反枝苋的综合控制技术。     

外来入侵植物反枝苋的研究进展

本文对反枝苋生物学特性、入侵过程及可能分布区域与影响其分布的相关因子、除防、应用的相关研究进行了综述。结果发现:反枝苋种子能够适应较广的萌发条件,特别是在高温条件下具有高萌发率;反枝苋能够调整生物量及生理生化过程来应对环境变化,具有很强的可塑性;随着气候环境的变化,反枝苋的入侵持续进行,下一步将会向中国西南地区入侵;研制、筛选新型除草剂及探索除草剂的施用方法是目前针对反枝苋产生抗药性的解决途径;反枝苋具有较高的营养价值及药用价值,且在植物修复方面具有潜在前景。目前对反枝苋的研究还存在不足,应在以下方面进行加强:(1)在环境压力下的适应性进化机制及快速适应性的分子基础;(2)对入侵地土壤微生物群落、植物群落及动物的影响及其机制的研究;(3)平衡应用与防御之间的矛盾。     

基于分子生物学方法的外来入侵物种入侵历史重构

生物入侵是一个世界性的问题。全球每年因生物入侵造成的损失超过1万亿美元。探究入侵物种在入侵地的入侵历史对了解生物入侵的生物生态学机制、制定阻截及防除措施有重要意义。分子标记方法的兴起和大规模应用打开了入侵生物入侵历史研究的新天地。采用分子标记的方法可鉴定入侵物种的种类、追溯其来源地、回溯其扩散路径、分析扩散模式及探究物种入侵过程中对入侵种群本身的变化及其对生态系统所造成的各种影响。分子标记的应用使得多个入侵物种的入侵历史得以重现。由于分子标记方法重构的入侵历史受采样范围、采用的分子标记的种类及数量等因素的影响,该方法呈现入侵历史是否是真实发生的入侵过程还存在争议。     

Out of South America: multiple origins of non-native apple snails in Asia

Apple snails (Ampullariidae: Pomacea ) native to the New World have become agricultural and environmental pests widely in southern and eastern Asia since their introduction in about 1980. Although their impacts have been extensively documented, considerable confusion persists regarding their identities and geographical origins. Efforts to resolve the confusion have suffered from inadequate taxonomic and geographical sampling from both native and introduced ranges. Using phylogenetic and genealogical methods, we analysed 610–655 bp of cytochrome c oxidase subunit I DNA sequences from 783 apple snails from 164 Asian locations and 57 native South American locations. In Asia, we found four species of Pomacea in two clades: (1) Pomacea canaliculata and P. insularum , and (2) P. scalaris and P. diffusa . Parsimony networks and mismatch distributions indicate that the non-native ranges of the two most widespread species, P. canaliculata and P. insularum , probably result from multiple introductions. Molecular analyses are consistent with early accounts; non-native P. canaliculata populations trace back to multiple locations in Argentina and have probably been introduced more than once. In contrast, P. insularum was probably introduced from Brazil and Argentina independently. Multiple introductions may, in part, explain the success and rapid spread of these two species. Unlike P. canaliculata and P. insularum , P. scalaris and P. diffusa were probably introduced through the aquarium trade, derived originally from Argentina and Brazil, respectively. Possible physiological, ecological, and native range differences among these four species highlight the importance of accurate identification in understanding invasion patterns and processes, which is vital in developing and implementing management strategies.     

西湖水域外来生物福寿螺的种类鉴定及种群遗传多样性研究

为了解杭州西湖景区外来生物福寿螺的分布现状和群体遗传变异特征,研究详细调研了西湖景区福寿螺的分布现状,并针对连续六年采集的福寿螺样本开展了分子鉴定及种群遗传多样性研究.调查结果表明,西湖福寿螺集中发生在苏堤以西,其中西北部的西里湖、茅家埠、杭州花圃及岳湖水域的发生密度高,在西南部的乌龟潭、浴鹄湾等水域发生密度较低.在6...     

Impact of invasive apple snails on the functioning and services of natural and managed wetlands

At least 14 species of apple snail (Ampullariidae) have been released to water bodies outside their native ranges; however, less than half of these species have become widespread or caused appreciable impacts. We review evidence for the impact of apple snails on natural and managed wetlands focusing on those studies that have elucidated impact mechanisms. Significant changes in wetland ecosystems have been noted in regions where the snails are established: Two species in particular (Pomacea canaliculata and Pomacea maculata) have become major pests of aquatic crops, including rice, and caused enormous increases in molluscicide use. Invasive apple snails have also altered macrophyte community structure in natural and managed wetlands through selective herbivory and certain apple snail species can potentially shift the balance of freshwater ecosystems from clear water (macrophyte dominated) to turbid (plankton dominated) states by depleting densities of native aquatic plants. Furthermore, the introductions of some apple snail species have altered benthic community structure either directly, through predation, or indirectly, through exploitation competition or as a result of management actions. To date much of the evidence for these impacts has been based on correlations, with few manipulative field or mesocosm experiments. Greater attention to impact monitoring is required, and, for Asia in particular, a landscape approach to impact management that includes both natural and managed-rice wetlands is recommended.     

福寿螺的过冷却研究

福寿螺是IUCN认定的世界100种恶性外来入侵物种之一,在华南地区已对水稻生产造成严重危害。福寿螺属于热带软体动物,采用万用电表联接热敏电阻法研究了福寿螺在低温胁迫下的过冷却点,并探讨了不同个体福寿螺在过冷却发生后的死亡率和体内组织损伤。结果表明: 1)各种螺高的福寿螺冷却点均值为-6.96 ℃,范围在-6.21--7.32 ℃之间,恢复最高体温均值为-4.07 ℃,范围在-3.07--4.93 ℃之间,过冷却后维持时间均值为45.97 min,范围在18.60-75.34 min;2)福寿螺的过冷却点大小受螺高影响,螺高35 mm≤H<45 mm的福寿螺过冷却点显著高于5 mm≤H<15 mm、15 mm≤H<25 mm、25 mm≤H<35 mm体型的福寿螺,5-35 mm螺高的福寿螺过冷却点变化稳定;3)福寿螺在发生过冷却阶段的死亡率在23.33%-36.67%之间,不同体型的福寿螺之间没有显著性差异;4)过冷却后福寿螺死亡率随暴露时间的延长而提高,0到15 min内由20.9%提高到100%,过冷却后暴露时间对福寿螺死亡率影响较大;5)发生过冷却15 min后取出的福寿螺,染色后其外套膜有少量红色出现,而肾部和消化腺部未呈现明显红色,低温胁迫已经对福寿螺组织造成了显著损伤。本研究结果对于进一步探索福寿螺的生态适应性、扩散北界及福寿螺的越冬机制有一定参考价值。     

雌雄福寿螺耐寒能力的差异

为了解福寿螺耐寒性是否存在性别差异,对华南地区的雌雄福寿螺进行了过冷却研究及低温胁迫下存活率调查,并对入冬前后其体内耐寒性生理生化物质进行测定.结果表明: 雌雄螺的过冷却点均值分别为-6.83 ℃和-6.26 ℃,雌螺过冷却点显著低于雄螺;进入冬季后,福寿螺自由水含量明显下降,结合水、甘油、脂肪、糖原含量均出现明显上升,除甘油外,其余各耐寒性生理指标均存在极显著的性别差异;未经过冷驯化的雌雄福寿螺经过10 ℃处理7 d后存活率均在90%以上,继续在5 ℃下培养7 d后存活率出现明显的性别差异和壳高差异.野外调查发现在福寿螺自然种群中雌螺多于雄螺.表明福寿螺雌螺的耐寒能力强于雄螺.这对进一步探索福寿螺的生态适应性、自然性比及其耐寒性机制有一定的参考价值.     

Genetic diversity and molecular markers in introduced and Thai native apple snails (Pomacea and Pila)

The genetic diversity and species-diagnostic markers in the introduced apple snail, Pomacea canaliculata and in the native Thai apple snails; Pila ampullacea, P. angelica, P. pesmei, and P. polita, were investigated by restriction analysis of COI and are reported for the first time. Twenty-one composite haplotypes showing non-overlapping distributions among species were found. Genetic heterogeneity analysis indicated significant differences between species (P < 0.0001) and within P. pesmei (P < 0.0001) and P. angelica (P < 0.0004). No such heterogeneity was observed in Pomacea canaliculata (P > 0.0036 as modified by the Bonferroni procedure), P. ampullacea (P = 0.0824-1.000) and P. polita (P = 1.0000). A neighbor-joining tree based on genetic distance between pairs of composite haplotypes differentiated all species and indicated that P. angelica and P. pesmei are closely related phylogenetically. In addition, the 16S rDNA of these species was cloned and sequenced. A species-specific PCR for P. canaliculata was successfully developed with a sensitivity of detection of approximately 50 pg of the target DNA template. The amplification of genomic DNA (50 pg and 25 ng) isolated from the fertilized eggs, and juveniles (1, 7, and 15 d after hatching) of Pomacea canaliculata was also successful, and suggested that Pomacea canaliculata and Pila species can be discriminated from the early stages of development.     

福寿螺线粒体DNA COⅠ基因序列测定及分类地位

对国内6个地区共29个福寿螺(Apple Snails)个体mtDNA COⅠ基因进行了扩增和序列分析,并结合GenBank中报道的福寿螺6个种Pomacea canaliculata、P.insularum、P.diffusa、P.haustrum、P.paludosa、P.camena和Pila属P.conica的同源序列,对国内入侵福寿螺的分类地位与分子系统发育进行了分析。结果表明,扩增的mtDNA COⅠ基因序列长度为619bp,序列间未见插入和缺失,其中核苷酸多态位点99个,简约信息位点80个;碱基A、T、C、G平均含量分别为23.6%、39.1%、16.6%和20.7%,A+T的含量(62.7%)明显高于C+G的含量(37.3%);6个地区的福寿螺共有13种单倍型,广州、钦州和吉安分别有3种单倍型,茂名、厦门和成都分别有2种单倍型,而广州、厦门和钦州3个地区之间共享一种单倍型。进一步的分子遗传距离分析表明,这6个地区福寿螺个体与P.diffusa、P.haustrum、P.paludosa和P.camena的遗传距离为0.114～0.191,而与P.insularum和P.canaliculata的同源性较高,其中单倍型1、2、3、7、8、10、11、12与P.canaliculata的遗传距离为0～0.074,单倍型4、5、6、9、13与P.insularum的遗传距离为0.011～0.063。构建的分子系统树显示7个分支,分别为Pomacea属6个种和Pila属P.conica,其中单倍型1、2、3、7、8、10、11、12与Pomacea canaliculata聚成一支,单倍型4、5、6、9、13与P.insularum聚成一支。序列同源性、遗传距离和系统进化树分析结果表明,国内入侵福寿螺有P.canaliculata和P.insularum两个种,而且这两个种在入侵扩散过程中已相互混杂。本研究为今后开展福寿螺的资源调查、控制和管理等提供科学依据。     

Characterizing the effects of temperature on behavioral periodicity in golden apple snails (Pomacea canaliculata)

The golden apple snail (Pomacea canaliculata), an invasive freshwater species in Asia, has become a serious agricultural pest. Water temperature is one of the most important environmental factors influencing the survival, growth rate, reproduction and behavior of freshwater snails. For this reason, the behavioral periodicity of golden apple snails was examined at different water temperatures (15 °C, 20 °C, 25 °C, and 30 °C). We classified the snails' behaviors into 12 pre-defined categories each minute for 2 days at each temperature. Five dominant behavioral categories (clinging to the side of the aquarium [clinging], clinging with sprawling out its antennae [clinging-NM], crawling on the bottom of the aquarium, crawling on the side of the aquarium and feeding) were selected for further analyses. Spectral analysis and cross-spectral analysis were applied to determine the periodicity of these behaviors. Snails spent less time in moving during photophase than scotophase at all temperatures. Behavioral periodicity was much longer at lower temperatures, for both motion and motionless behaviors except clinging-NM. Detrended correspondence analysis based on periodogram values clearly characterized the differences in behavior at the various temperatures. Behavioral turnover, assessed by cross-spectral analysis, was faster at higher temperatures, and Markov chain analysis supported this result by finding a lower probability of maintaining the current behavior at higher temperatures.     

1981~2011年有关福寿螺研究的中文文献计量学分析

【背景】福寿螺是一种淡水螺,原产于南美洲亚马逊河流域。我国从1981年开始将其作为淡水渔业的优良品种而引进并广泛养殖,但由于其风味不佳等原因被弃养扩散到野外后,在华南地区严重危害到水稻及其他相关作物的生长、农业生物多样性以及生态系统的稳定性。在其被引入后的30多年内,我国学者对福寿螺做了大量的研究工作。【方法】本文利用文献管理软件NoteExpress的统计功能对我国1981—2011年有关福寿螺研究的中文文献,从年份、作者、机构、地域分布、主题等进行统计并从文献计量学的角度对其进行了分析。另外,对国外的相关研究现状也做了简要介绍。【结果】我国对福寿螺研究的论文数量总体上呈现逐年增长的趋势,并逐渐形成了一定数量的研究队伍和几个主要的核心作者群或团队,其研究主题集中在福寿螺的养殖、防治以及管圆线虫病等方面,呈现明显的“先养后防”、“防多养少”、“南防北养”、“南多北少”等特征。国外文献涉及福寿螺养殖和管圆线虫病的研究较少,更多的内容是有关福寿螺对入侵地的生态危害、对环境条件的适应性、生殖习性、防治以及生态因子对福寿螺生长发育的影响等方面。【结论与意义】我国对福寿螺的研究较多,且研究的侧重点与国外稍有不同,但对其危害的防治始终是各国研究的重点。本研究可为该领域的研究者提供参考。