传粉昆虫研究进展(2)

三、中国传粉昆虫研究历程和现状

我国传粉昆虫研究员起步较晚,主要包括:1)萌芽期(2000年前);2)发展期(2001-2009年);3)快速发展期(2010年以后)。我国传粉生物学领域的发展历程如图5所示,国内外的发展历程比较如图6所示。

图5中国传粉昆虫研究历程概述

图6传粉生物学领域国际国内发展历程比较

我国传粉昆虫研究目前处于快速发展期,也受到了诸如国家自然科学基金委员会等项目的支持,数据表示2013年-2017年间,NSFC资助了近110项传粉生物学的面上项目,这些项目的研究领域包括蜜蜂生理生化研究、传粉昆虫分类、传粉机制,以及传粉网络。此外,农业部公益性行业(农业)科研专项资助了少量传粉生物学研究项目。总体来看,相较于国外的资助项目,我国对传粉生物学研究领域的经费投入较少、方向较窄。

除中国科学院外,中国农业大学、中国农业科学院、华中农业大学等院校也在传粉领域开展一定研究,涌现了一批优秀的传粉生物学领域前沿人才。除论文量最多的研究机构以外,中山大学等研究机构的论文影响力也较高。专利申请方面,中国传粉生物学相关专利申请人以研究院校为主,这和国际专利申请人以公司为主不同。

近年来,我国传粉昆虫学领域取得了一些重要的进展,主要体现在以下四个方面:

1)传粉昆虫多样性研究:中国科学院动物研究所的牛泽清博士与其合作者长年致力于蜜蜂分类的研究,近五年对Colletes、Homalictus、Anthidiellum等多个属种进行整理,发表了大量新属种,并提供了目前中国已知物种1342种。中国农业科学院蜜蜂研究所的安建东研究员等对华北的熊蜂进行了研究,共发现熊蜂76种。此外,随着分子生物学的发展,DNA分子分类学、宏基因组等方法推动了传粉昆虫多样性的研究。

2)传粉昆虫与植物的相互作用:我国研究人员参与矮牵牛的基因组研究,现包含从蜜蜂转为蛾类授粉的转录因子属于基因组独特的动力区域,这可能是花颜色模式多样性和传粉系统多样性的关键。黄双全教授等经历了两年对自然状态下混合生长的6种马先蒿的观察和分析,发现了典型“马先蒿式”机械隔离机制,显示了传粉者与植物具有很高的恒定性,以及植物减少异种花粉传递的策略。此外,还率先在国际上构建了生物多样性群落内的异种特异的花粉传递有向网络。

3)环境对传粉昆虫的影响研究:中国学者分别通过转基因作物、杀虫剂、病虫害等方面对传粉昆虫的影响展开了相关研究,如研究证实转基因棉花花粉会影响意大利蜜蜂的基因漂移速率;杀虫剂的使用会降低蜜蜂的觅食能力和躲避捕食者的能力,并会影响幼虫的学习能力,通过与蜜蜂气味结合蛋白之间的相互作用,可能造成嗅觉功能紊乱;实验研究发现蜂螨更喜欢寄生哺育蜂及其机制。

4)传粉昆虫的保护与利用:我国研究人员与国际机构开展了少量的合作研究,如定量研究了加强传粉者的密度和丰富度到何种程度能改善依赖传粉者传粉的作物系统的产量。

利用Vos Viewer软件分析2013-2017年中国传粉生物学领域的SCI论文,获得中国传粉生物学领域的研究热点是:1)植物花粉管生长、发育等分子、细胞层面基础机制研究;2)传粉昆虫的分类学研究,及其遗传多样性、保护、种群扩散等方面的研究;3)昆虫传粉在植物遗传育种、进化中发挥重要作用;4)与传粉相关的植物转录因子、microRNA、杀虫剂耐药性等方面的研究;5)传粉昆虫的种群优化、传粉昆虫互作等方面的研究。

图7 2013-2017年中国传粉生物学研究热点

中国昆虫学会传粉昆虫学术专业委员会

目前,我国已经于2015年成立传粉昆虫学术专业委员会,隶属于中国昆虫学会。传粉昆虫学术专业委员会致力于努力提高我国传粉昆虫学术研究,并于2016年成功举办了第一届中国昆虫学会传粉昆虫学术研讨会,目前已经成功举办了四届,同时专业委员会还致力于与国际接轨,邀请国际知名传粉昆虫研究领域专家来华参加会议,为我国从事传粉昆虫研究的科研人员提供了一个非常好的国际/国内学术交流和合作平台。

图8 第一届中国昆虫学会传粉昆虫学术研讨会合影

中国东部传粉昆虫资源调查与评估项目

目前,由中国科学院动物研究所牵头组织的“科技基础资源调查专项”-“中国东部传粉昆虫资源调查与评估”已经获批立项,该项目选择中国东部农林交错带中代表性地区,建立长期观测样点,进行全面的传粉昆虫调查与标本采集,同时对传粉昆虫访花(传粉)、蜜源植物与生境图像等资料进行收集、整理,基本摸清研究区域传粉昆虫资源。同时对传粉昆虫多样性分布格局以及传粉昆虫时空动态进行综合分析,对农林交错带传粉昆虫资源进行评估,并针对现在传粉昆虫生境状态提出具有可行性的多样性保护策略,为农林交错带生态系统的可持续利用提供数据与理论支撑。

参考文献

Wardhaugh CW. How many species of arthropods visit flowers? Arthropod-Plant Interact, 2015, 9: 547-565.

Garibaldi LA, Steffan-Dewenter I, Winfree R, et al. Wild pollinators enhance fruit set of crops regardless of honey bee abundance. Science, 2013, 339(6127):1608-1611.

Burkle LA, Marlin JC. Knight TM. Plant-pollinator interactions over 120 years: loss of species, co-occurrence, and function. Science, 2013, 339(6127):1611-1615.

Vanbergen AJ, Baude M, Biesmeijer JC, et al. Threats to an ecosystem service: pressures on pollinators. Frontiers in Ecology and the Environment, 2013, 11(5): 251-259.

生命科学领域前沿跟踪研究(九)传粉生物学. 2017.

作者单位:中国科学院动物研究所

责编:微科普

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