2023年7月8日发(作者：)

项目名称： 重要外来物种入侵的生态影响机制与监

起止年限：

依托部门：

控基础

万方浩 中国农业科学院植物保护研究所

2009.1至2013.8

农业部

首席科学家： 一、研究内容

1、 拟解决的关键科学问题

综合国际研究前沿以及在上一期973计划等项目的基础上，切合国家对重要入侵物种防控的科技需求，本项目针对三个关键科学问题，在不同层次上系统研究外来物种入侵的生态过程与机制、对生态系统的影响、以及预警与控制基础的理论与方法，发展有效的防控技术体系。

 科学问题一：入侵物种的种群形成与扩张机制

入侵物种传入新的生境通常是少数个体或小种群，它们如何突破瓶颈效应、建立种群、扩张蔓延并暴发成灾？上一期973计划项目中提出了生物入侵的“非对称交配互作”假说、入侵植物改变入侵地土壤微生物后的“正反馈机制”假说等。本项目将从种内层次深入阐明入侵物种种群建立的生态遗传学基础，明确种群建立和维持的生活史特征及影响种群建立和维持的生物、非生物限制因子；从种间层次揭示入侵物种与土著种或生态位近似种互作的非对称交配互作机制、化感效应、协同入侵机制等，验证竞争力进化等假说。通过阐明“入侵物种建立种群、扩张蔓延并暴发成灾机理”这一入侵生物学的关键科学问题，为入侵物种种群形成与地域扩展提供预警的科学依据，并提出入侵物种的远程实时监测、化学调控等控制技术。

 科学问题二：入侵物种的生态适应性与进化机制

入侵物种在原生境常常是由高度分化的自然种群组成，具有极丰富的遗传多样性。入侵到新生境时，表型可塑性等决定的“前适应性”与遗传分化等决定的“后适应性”是入侵物种适应新生境的两种生态进化策略，这种两种策略各自在什么条件下起作用？两者之间又是如何协调“权衡”决定成功入侵？入侵物种在新环境中如何调整其“后适应性”进化策略而实现成功入侵？在提出生物入侵“前适应性”与“后适应性”进化理论假说的基础上，将深入研究揭示入侵物种的入侵表型可塑性与“前适应性”基因组可塑性和表观基因组表达的关系，以及对亚适宜新生境适应性进化机制；进一步阐明入侵物种种群遗传漂变、突变、与近缘种杂交、内共生菌水平转移等“后适应性”快速进化机制。通过阐明“入侵物种的生态适应

1 性与进化机制”这一入侵生物学的关键科学问题，为构建外来入侵物种风险预警和创新RNA干涉控制技术奠定基础。

 科学问题三：生物入侵导致生态系统结构崩溃及功能衰退机制

入侵物种在建群后的扩张过程中，必定要与生态系统的多物种和多生境因子发生直接或间接的多向互作关系，入侵物种如何引起生态系统内的物种多样性、遗传多样性以及不同营养级间链式结构的断裂和物质能量循环的破坏，进而导致生态系统结构崩溃及功能衰退？结合上一期973计划研究发现的生物入侵引起生态系统物种多样性降低、物质循环与流通障碍等现象，将从群落/生态系统水平上继续深入揭示生物入侵对本地物种丧失、物种遗传资源侵蚀、结构与食物链变换与功能缺失、物质循环和能量流动的偏利效应、生态系统服务功能衰退等的影响过程及其机理，明确异质生境的生态因子以及生境干扰所造成的对生态系统可入侵性和抵御功能的影响，解析外来物种入侵引起的群落结构与功能不协调性和生态服务功能退化等机制。通过阐明“生态系统结构崩溃及功能衰退机制”这一入侵生物学的关键科学问题，为入侵生态系统服务功能的生态恢复等提供理论基础与科学依据。

通过对上述三个关键科学问题的深入研究，明晰入侵物种生态适应性与进化机制，可较为系统全面地揭示重要外来物种种群形成、扩张蔓延与暴发成灾机理，阐明生物入侵对生态系统结构与功能的影响及其响应机制，为入侵物种的监控提供技术基础与理论依据；丰富和完善入侵生物学的基础理论与方法。

2、 主要研究内容

（1）重要入侵物种的种群形成与扩散

围绕“少量初始种群如何突破瓶颈效应、建立种群、扩张蔓延并暴发成灾”这一生态学问题，选择紫茎泽兰、互花米草、B型烟粉虱、Q型烟粉虱、红脂大小蠹、松材线虫等为研究对象，从个体/种群的层次重点研究入侵物种生活史特征与种群建立和维持的关系；入侵种群的遗传多样性、繁殖体压力和入侵性的关系；入侵物种在不同时空尺度下的扩散特性、分布格局与环境变化的关系。阐明

2 入侵种群形成与扩散的机制，从种群水平上解释入侵物种在形成与扩张过程中对生态系统的影响机理，为实施入侵物种的早期预警、种群扩张控制提供理论基础和方法指导。

（2）重要入侵物种的适应性与进化

围绕“入侵物种自身种群的生态适应性与进化机制”这一核心科学问题，从“前适应性”与“后适应性”的角度，选择松材线虫、大豆疫霉、紫茎泽兰等为研究对象，在上一期973计划研究的基础上，深入研究入侵物种的表型可塑性（包括入侵物种对生态环境胁迫的适应机制）及其生态基因组表达谱特征等“前适应性”，研究入侵物种种群在逆境、亚适宜环境条件下的生态适应特征、寄主谱适应性扩张等“后适应性”，以及对亚适宜新生境的适应性快速进化机制。研究结果将提出并验证外来物种入侵“前适应性”与“后适应性”进化理论；阐明入侵物种生态适应性及其进化机制。构建基于外来物种入侵适应性表型可塑性与适应性遗传分化为风险评估参数的预警技术平台，为评估外来入侵物种对生态系统的影响提供科学方法，提出入侵物种防控的新技术基础。

（3）重要入侵物种对土著种的竞争排斥机制与置换效应

围绕“入侵物种在种群形成与扩张过程中，与寄主、土著种以及其他生物因子相互作用从而实现成功入侵”的这一科学问题，以紫茎泽兰、B型烟粉虱、Q型烟粉虱等为研究对象，从种间水平重点研究外来物种对土著种（或生态位近似种）的资源利用/瓜分效能；入侵物种与土著种的化感互作、行为互作机制；入侵物种与土著生态位近似种、与携带菌或本地共生菌、与本地传播媒介之间的协同效应；入侵生境生态因子对入侵物种与土著种竞争的反馈作用。验证和评价“非对称互作”和“新式武器”假说，提出“共生生物促进”假说、“返入侵”假说，构建多物种入侵的“协同入侵”模型；揭示入侵物种与土著种对资源利用能力的差异，探明入侵生境生物因子的反馈机制，以不同入侵类群为对象全面揭示入侵物种对土著种的竞争排斥机制与置换效应，为从种间互作水平上解析入侵物种对生态系统的影响机理提供理论基础。

（4）生物入侵对生态系统结构与功能的影响

3 围绕“生物入侵导致生态系统结构崩溃及功能衰退机制”这一科学问题，针对森林与水生等生态系统，以河鲈、紫茎泽兰、互花米草等为研究对象，从群落和生态系统的多物种互作、多环境因子互作的水平，重点研究入侵物种对入侵地生境物种多样性、遗传多样性、物质循环和能量流动、生态系统承载力等的影响，以及由此导致的对生态系统结构和功能的影响；研究入侵物种在入侵地不同生境的群落演替过程及其竞争演替机制；研究受干扰生境以及生境异质性对特定生态系统可入侵性和抵御作用的影响。最后综合评价和阐述入侵物种对特定生态系统影响机制，明确生态系统的可入侵性和抵御功能；验证“天敌逃避”假说、“干扰”假说等；解析外来物种入侵引起的群落不协调性和生态服务功能退化等机制；为从群落/生态系统水平上解析入侵物种对生态系统的影响机理提供理论基础。

（5）重要入侵物种预警和控制技术基础

围绕“对入侵物种的实时监测和有效控制”这一国家重大需求，以海关和贸易中查获频率高的重要潜在农林危险性入侵物种和已入侵物种B型烟粉虱、Q型烟粉虱、紫茎泽兰、椰心叶甲等为对象，从预警的角度重点研究潜在入侵物种风险评估技术和检测技术，以及新入侵物种如Q型烟粉虱等的实时监测技术；从控制的角度重点研究紫茎泽兰竞争替代的生态修复技术及其资源利用机制，红脂大小蠹、B型烟粉虱、Q型烟粉虱等入侵昆虫的化学信息与食物结构调控机理，豚草、空心莲子草以及椰心叶甲等入侵物种的传统生物防治控制技术、控制效应与天敌适应机理，松材线虫等的RNA干涉调控技术。研究结果可为入侵物种预警和控制技术的研发和应用提供技术基础。

4 二、预期目标

1、总体目标

通过本项目的实施，从个体/种群、种间、群落/生态系统三个不同层次回答入侵物种种群形成与扩张、入侵物种种群生态适应与进化、生物入侵导致生态系统结构崩溃及功能衰退的三个科学问题，解析生物入侵对生态系统的影响机制这一核心命题，创新监控技术基础；凝聚和培养一支入侵物种防控基础研究的创新团队，提升我国入侵物种防控基础研究的原始创新和集成创新能力；构建入侵生物学学科体系，发展和完善入侵生物学的基础理论与方法；进一步扩大国际影响，使我国外来物种入侵和生态系统响应机制研究的总体水平达到国际先进，为大幅度度提升防控生物入侵的国家能力、保障国家生物安全和国家生态安全提供科学依据、理论指导与技术支撑。

1、 五年预期目标

 阐明紫茎泽兰等的表型可塑性及其生态基因组表达谱特征等“前适应性”，阐明B型烟粉虱、Q型烟粉虱、互花米草等对逆境、亚适宜新生境以及寄主植物的适应性进化机制；提出并验证外来物种入侵“前适应性”与“后适应性”进化理论；可望在B型烟粉虱、Q型烟粉虱、松材线虫等对土著种或生态位近似种的竞争替代机制方面有重大突破。研究结果将为构建入侵物种风险评估参数的预警技术平台，为RNA干涉调控技术、食物结构链调控技术等提供理论依据，为实施入侵物种的早期预警和控制提供理论基础。

 阐明紫茎泽兰、互花米草等与土著种的资源竞争能力及其生理机制、化感效应，解析入侵植物改变土壤理化性质和土壤微生物区系及其反馈作用机理；进一步研究B型烟粉虱、Q型烟粉虱的非对称竞争效应，解析非对称竞争的行为机制与生理机制。可望在入侵物种的竞争替代机制方面取得重大突破，为实施生态系统的生态修复、入侵物种的生态控制等提供理论依据。

 阐明B型烟粉虱、Q型烟粉虱、红脂大小蠹等与生态位近似种、与携带菌

5 或本地共生菌、与本地传播媒介之间的协同效应和互惠互利的关系，揭示入侵物种与媒介及生态位相关种的协同增强竞争入侵作用的生理机制、营养机制、化学通讯机制和分子机制，构建多物种入侵的“协同入侵”模型，提出“共生生物促进”假说、“返入侵”假说。有望在入侵物种与媒介及生态位相关种协同入侵方面取得重大进展，为利用化学信息调控技术、食物结构调控技术等手段控制入侵物种提供技术平台与手段。

 研究河鲈、紫茎泽兰、松材线虫等在水生生态系统或者森林生态系统中对物种多样性和遗传多样性的影响，阐明外来物种入侵后对生态系统物质循环和能量流动的影响及其补偿和反馈作用，从群落角度解析生物入侵对生态系统的影响机理、可入侵性机制和抵御功能。有望在生态系统结构崩溃及功能衰退的机制方面取得重大突破，为生态系统结构与功能的生态修复策略等提供理论依据。

 研发潜在入侵物种的风险预警和检测技术，创新B型烟粉虱、Q型烟粉虱、红脂大小蠹等的化学信息或食物结构调控技术；发展紫茎泽兰等竞争替代的生态修复技术；完善B型烟粉虱、Q型烟粉虱、椰心叶甲、豚草等的传统生物防治技术；建立Q型烟粉虱等的野外监测技术；初步构建松材线虫等的RNA干涉调控技术基础。

 在生物入侵领域，凝聚和造就一批有国际影响的中青年学科带头人和学术骨干，培养研究生150名和博士后25名；提升和扩大我国生物入侵基础研究在国际上的影响力。

 在国内外核心刊物发表研究论文300篇以上，其中SCI收录或有国际影响的论文100篇以上，出版专著3-5部；申报2-3项重要入侵物种监测与控制的科学技术进步奖；申请国内外发明专利与制订技术标准10个以上。

6 三、研究方案

1、总体学术思路

本项目以外来物种入侵的实时预警监测和有效控制为总体目标，在国内外现有科学研究的基础上，基于上一期973计划“农林危险生物入侵机理与控制基础研究”的工作积累，着重于重大外来物种的入侵机制与生态过程、对生态系统的影响及监控基础研究，从个体/种群、种间关系、群落/生态系统三个层次深入研究入侵物种预防与控制所必需解决的三个关键科学问题，即：种群形成与扩张、生态适应性与进化、对生态系统结构与功能的影响，发展入侵物种监控的新技术与新方法。

项目选取重要与危险入侵物种，点（理论突破点）与面（机制或影响的系统性诠释）相结合，原产地与入侵地的对比研究、原创性理论研究与控制新技术的发展相结合，基于不同入侵阶段或研究层次，针对不同的科学问题，在研究内容上各有侧重。例如：（1）针对入侵物种种群生态适应性与进化机制，重点研究入侵物种表型可塑性等“前适应性”机制和入侵物种种群遗传漂变、突变、与近缘种杂交、内共生菌水平转移，以及对亚适宜新生境适应性进化的“后适应性”机制；（2）针对入侵物种种群形成与扩张机制，侧重研究入侵物种的非对称竞争、协同入侵、“新式武器”扩张、资源竞争等，提出或验证新的入侵假说；（3）针对导致生态系统结构崩溃及功能衰退的机制，集中研究生物入侵对特定生态系统结构与功能的影响；（4）在入侵物种的监控技术方面，主要研究入侵物种监测的分子识别、远程实时监测，入侵植物的生态替代与系统修复、入侵植物与昆虫的传统生物防治、RNA干涉调控等技术的科学基础。

上述研究将为入侵物种预防与控制的国家科技支撑计划、重大专项和国家863等科技计划的顺利实施提供依据与支撑，为入侵生物学学科体系的发展提供新理论、新技术与新方法。

2、技术途径

本项目将根据研究任务和目标，充分利用已有的生物入侵研究的资源、信息

7 和技术平台，选择我国重大入侵物种松材线虫、B型烟粉虱、Q型烟粉虱、红脂大小蠹、紫茎泽兰、互花米草、河鲈等为研究对象，采用宏观和微观相结合方法、原产地与入侵地的生物生态学比较研究以及原始材料的收集与发掘，综合运用生态遗传学、化学生态学、进化生物学、生物信息学等学科理论与研究手段，在个体、种群和生态系统等不同层面上的实验生物学模拟与大尺度生态景观的生态学调查等宏观与微观相结合的技术路线，围绕涉及的3个科学问题，系统地开展外来物种入侵的机制与生态过程、对生态系统的影响等机制研究，形成不同层面的基础研究系统性与控制技术发展相结合的有机联系，原始创新和发展入侵物种预警和控制的理论、方法和技术。技术路线突出外来物种入侵机制与监控基础研究的有机整体联系。

上述学术思想和主要的技术途径如下图（图2）所示：

研究层次 科学问题 理论突破 技术发展

种群形成与扩散

个体-种群

原产地

入侵生态系统结构影响

生态系统

生态系统功能影响

种间

关系

竞争替代/协同入与寄主互作

生态适应与进化



前适应性与后

预警技术参数



RNAi适应性



偏利效应

技术



生态修复

……



非对称性竞争……



扩张预警基础



种群替代控制



化学信息调控

互作



协同入侵



资源配置

……

……



结构崩溃与功

生态修复



食物结构调控

能衰退特征



系统可入侵性……

与抵御

图2 总体学术思路与主要技术路线

3、 创新点与特色

8 与国外同类研究和上一期973计划“农林危险生物入侵机理与控制基础研究”相比，本项目研究具有以下明显的创新点或特色：

 以国家重大需求为导向：本项目以重大入侵物种松材线虫、B型烟粉虱、Q型烟粉虱、大豆疫病、紫茎泽兰、河鲈等为主要研究对象，紧密围绕入侵物种对生态系统影响机理这一关键科学问题，进行入侵物种的监控基础性研究。这些均属我国生物入侵基础研究和技术实践中亟待解决的重大科学问题，体现了国家的重大需求。

 以前沿性、前瞻性和创新性为核心：本项目瞄准国际前沿研究热点和难点，综合运用生态遗传学、化学生态学、地理信息系统等微观与宏观的技术手段，试图揭示入侵物种种群生态适应性与进化机制，入侵物种种群形成与扩张机制，生物入侵导致生态系统结构崩溃及功能衰退的机制；凸显出研究内容与技术的前沿性、前瞻性和创新性。

 以系统性和实用性为本，研究重点更加突出、内容更加深入：本项目围绕入侵物种对生态系统的影响机理和防控基础研究的国家需求，从三个不同层次研究3个共性关键科学问题，每个层次的侧重点不同，不同科学问题衍生出入侵物种相关技术基础，可为入侵物种的监控提供理论基础与技术保障。因此，体现了本项目的针对性、系统性与实用性。而且，本项目是以国内外现有研究和上一期973计划重大突破为基础，研究重点更加突出、研究内容更加深入。

 原产地与入侵地的比较研究：本项目将选取重大入侵对象，在原产地与入侵地同时开展生物学与生态学特性与特征的合作研究，比较结果的差异性、揭示其入侵成因；收集和发掘有效的生物资源，为遗传变异与适应性进化、监测与控制研究提供材料。

4、取得重大突破的可行性分析

研究目标明确：围绕国家重大需求和学科前沿，瞄准重要外来物种入侵的生态过程、影响机制及防控技术的重大基础科学问题开展本项研究。

研究基础扎实：经过近10年艰苦努力，我国在入侵物种入侵机制和防控策

9 略的基础理论研究和应用技术研究已有相当的研究积累。在危险生物入侵领域，项目主要承担单位先后承担了几十项国家重大研究课题，尤其是通过上一期973计划“农林危险生物入侵机理与控制基础研究” (2002CB111400)，在针对一些重大入侵物种的入侵机制和控制技术的基础理论、研究方法、技术平台和创新队伍等方面具备了良好的基础，为本项目深入研究提供了坚实的基础保障。

立论充分、方法先进：本项目在立论、总体学术思路和技术途径上借鉴了国内外入侵物种预防与控制研究的最新进展和成果，研究的主要科学问题属国际上本领域的前沿和关键科学问题，具有可靠的立论依据；采用生态遗传学、化学生态学、生物信息系统等微观与宏观的最新技术，方法成熟、先进。

研究团队精干：集中了中国农业科学院、中国科学院、浙江大学、南京农业大学等相关重点科研院校在本领域的优秀人才，组成了精干、高效、务实的研究团队；研究队伍知识和年龄结构合理，有较强的创新能力、良好的工作积累和丰富的实践经验，学科背景齐全，优势互补，为本项目的顺利完成提供了人才保障。

支撑体系强大：项目实施依托密切相关的1个“国家农业生物安全科学中心”和“植物病虫害生物学国家重点实验室”、“农业虫害鼠害综合治理研究国家重点实验室”、“淡水生态与生物技术国家重点实验室”3个国家重点实验室，以及“农业部生物入侵与生物防治重点开放实验室”、“农业部病虫监测与治理重点开放实验室”、“教育部森林保护学重点实验室”等10余个部级重点实验室，拥有我国一流的研究条件和设备，为本项研究提供了坚实的物质基础。项目单位是国家授权的农业生物种质资源保存、交换、引种、检疫、隔离观察的国家基地；具有重大农林危险生物研究、微生物菌种保藏与检测、植物病原菌保存、外来天敌引种与检疫研究的专门实验室，为开展相关研究提供便利的物质基础和条件。

具有广泛的国际影响和合作交流基础：2003年8月由联合国粮农组织亚太林委会主办，中国科学院、国家林业局、美国农业部林务局等部门协办的首届“亚太地区林业外来有害生物国际会议”在云南昆明召开。2004年11月由中国农业科学院和国际应用生物科学中心（CABI）主办的“生物入侵预防与管理”国际科学家峰会在北京召开。中国科学家依据大会讨论的战略要点，提出了中国生物入侵的预防与管理的发展领域和优先发展计划建议。2005年9月，由农业部和美

10 国国务院联合举办的“APEC生物入侵高层研讨会”在北京召开。此次大会提议产生APEC入侵生物工作组，形成APEC入侵生物预防与控制的策略框架，促进APEC成员在入侵生物预防与控制方面的国际合作和交流。这些学术活动一方面能及时获取国外最新学术思路、技术和资源，另一方面为国际合作奠定基础，获得一批有重要理论和应用价值的成果。

5、课题设置

基于项目的总体目标，以“入侵物种种群形成与扩张、生态适应性与进化、生物入侵导致生态系统结构崩溃及功能衰退”三个拟解决的关键科学问题为切入点，达到实现外来物种入侵的实时监测与有效控制的实践目标，拟设置6个课题，从个体-种群、种间关系、群落/生态系统三个不同层次解析外来物种入侵的机制、生态过程以及对生态系统的影响机制，为我国外来入侵物种的防控与管理提供理论依据和技术支撑。

课题1 重要入侵物种种群形成与生态适应性

课题2 重要入侵物种与寄主的适应性互作与进化

课题3 重要入侵物种与土著种的竞争作用

课题4 重要入侵物种与生态位相关种的协同入侵效应

课题5 生物入侵对特定生态系统结构与功能的影响

课题6 重要入侵物种预警和控制技术基础

上述6个课题，在上一期973计划工作的基础及现有团队工作的基础上，选取重要与危险入侵物种，整合生态遗传学、生理与生物化学、进化生物学、分子生态学、化学生态学等学科的理论，采用微观与宏观相结合的技术与方法，揭示外来物种入侵的生态影响机制，建立实时监测与预警系统，提出有效防控技术体系（见图3）。

11

定殖/潜伏 扩散

暴发种群形成

与生态适应

1

2

与寄主互作

竞争替代

协同入侵

3

4

系统结构与

功能影响

5

6

预警与控制

技术基础

图3 课题设置及其耦联关系

以入侵生态过程与影响机制为主线，各课题间的内容相互衔接联系，贯穿于不同层次，组成一个有机的整体。研究入侵物种的种群形成与生态适应性机制，从个体/种群水平揭示外来物种入侵“前适应性”与“后适应性”与快速进化机制，（课题1）。从入侵物种与寄主协同的进化过程，研究入侵物种对寄主的适应性互作与进化机制（课题2），从入侵物种对土著种的排斥作用，研究入侵物种与土著物种的竞争替代机制（课题3），以及通过研究入侵种与共生外来种或本地种的互生共生效应研究，解析入侵物种与生物因子的协同入侵机制（课题4）。从种群间的相互关系揭示外来物种入侵的生态机理。针对生物入侵受损的特定生态系统，研究外来物种入侵对系统结构与功能的影响，从群落/生态系统水平揭示生物入侵导致生态系统结构崩溃及功能衰退的机制，提出生态系统调控和修复策略（课题5）。在上述理论研究的基础上，发展重要入侵物种预警和控制技术基础（课题6）。

课题1 重要入侵物种种群形成与生态适应性

主要研究内容：以松材线虫、互花米草、B型烟粉虱、Q型烟粉虱等为研究对象，从基因、个体、种群等不同尺度，重点研究：(1) 通过原产地与入侵地的

12 比较研究，阐明入侵物种的生殖对策、繁殖方式、繁殖潜能、环境忍耐度等生活史特征，以及种群建立和维持的种群遗传机制；(2) 研究不同时空尺度下入侵物种扩散特性、分布格局与环境变化的关系、规律及模式，阐明决定其分布格局的关键因子和空间扩散的薄弱环节，评估入侵物种未来蔓延速率和潜力；(3) 研究入侵物种的表型可塑性及其生态基因组表达谱特征等“前适应性”，解析对逆境、亚适宜生境的适应及快速进化等“后适应性”；(4) 研究入侵物种的繁殖体压力以及入侵物种脱离原产地天敌的控制而导致的能量分配策略和这种分配策略对入侵物种竞争能力的影响，发展与完善“竞争力进化”假说。

预期目标：阐明入侵物种的生活史特征及其适应性对入侵种群形成与扩张的影响机制；解析“前适应性”与“后适应性”的“权衡”关系及其协调适应效应机制，完善入侵“前适应性”与“后适应性”理论；构建基于外来物种入侵适应性、表型可塑性与适应性遗传分化为风险评估参数的预警技术平台，为实施入侵物种的早期预警、防止扩散和有效控制提供基础。

承担单位：中国农业科学院植物保护研究所、中国农业科学院蔬菜花卉研究所

课题负责人：万方浩 博士/研究员

经费比例：20.00 %

课题2 重要入侵物种与寄主的适应性互作与进化

主要研究内容：以大豆疫霉、香蕉穿孔线虫、B型烟粉虱等为研究对象，从入侵物种与寄主种间互作水平，重点研究：（1）入侵病原菌毒性相关基因的多态性和表达谱变化，解析具有强危害能力的入侵菌系的毒性相关效应分子以及其它毒性因子的多态性；（2）分析入侵群体经过与本地寄主连续多代互作后，毒性相关效应分子的进化趋势，不同效应分子抑制寄主防卫反应的能力等；（3）入侵昆虫和线虫适应或突破本地寄主植物防御物质的适应性进化，解析入侵昆虫和线虫寄主谱扩张的生理机制和遗传基础。

预期目标：明确外来入侵病原菌对本地寄主抗性的适应性机制；阐明入侵病原菌毒性因子进化对其定殖与扩张成灾的生态学机制，为入侵病害的防控提供理

13 论基础；阐明入侵昆虫寄主谱扩张的生理机制和遗传基础。

承担单位：南京农业大学、中国农业科学院植物保护研究所

课题负责人: 郑小波 博士/教授

经费比例： 16.67%

课题3 重要入侵物种与土著种的竞争作用

主要研究内容：以紫茎泽兰、B型烟粉虱、Q型烟粉虱、松材线虫等为对象，从个体、种群到群落等不同尺度，重点研究：（1）入侵植物与本地植物的资源竞争利用效应、入侵植物对本地植物化感抑制效应及机理；（2）入侵植物对入侵地生境土壤理化性质、土壤功能微生物和土壤营养物质循环影响以及这种影响的反馈作用；（3）定性、定量比较研究烟粉虱不同遗传型之间竞争及取代过程中的求偶和交配行为互作，以及行为互作所导致的种群结构及数量变化；（4）研究入侵昆虫与同一营养水平上其它植食性昆虫之间的竞争关系及其竞争所导致的物种间相对丰度的变化，及其对生物群落结构影响的各种对称与非对称竞争关系的生态机制。

预期目标：完善“非对称互作”理论和“新式武器”假说，探明入侵生境生物因子的反馈机制；阐明入侵物种和土著种（生态位近似种）之间的竞争排斥（化感作用、非对称性互作、资源掠夺）的生理、营养、行为和化学通讯机制；构建基于入侵物种的置换效应及其置换机制等评估参数的预警技术平台，提出入侵物种生物防治、生态控制的技术基础。

承担单位：浙江大学、中国农业科学院植物保护研究所

课题负责人：刘树生 博士/教授

经费比例：15.00%

课题4 重要入侵物种与生态位相关种的协同入侵效应

主要研究内容：（1）红脂大小蠹和土著生态位近似种协同入侵效应，解析其

14 协同入侵的生理与化学通讯机制；（2）研究B型烟粉虱、Q型烟粉虱与携带菌或本地共生菌之间协同入侵效应，从昆虫生理反应和昆虫共生细菌功能几方面综合解析协同入侵的生理机制；(3）研究松材线虫与本地传播媒介之间的协同入侵效应，并从媒介昆虫与入侵物种、本地植物互作的角度综合解析其协同入侵的化学通讯机制和分子机制；

预期目标：揭示入侵物种与媒介及生态位相关种的协同增强竞争入侵作用的生理与化学通讯与分子机制；构建多物种入侵的“协同入侵”模型，提出“共生生物促进”假说、“返入侵”假说。

承担单位：中国科学院动物研究所、中国农业大学

课题负责人：张钟宁 研究员

经费比例：16.67%

课题5 生物入侵对特定生态系统结构与功能的影响

主要研究内容：以河鲈、松材线虫、紫茎泽兰等为对象，采用群落生态学、系统生态学、种群生态学、分子生物学等野外观察和实验模拟结合的方法，主要研究：（1) 重要入侵物种对森林与水生生态系统中本地物种竞争替代的物种丧失效应，以及由此导致的对入侵生境物种多样性和生物资源的直接和间接影响；（2）研究河鲈、鲫鱼等在不同水体生态系统的“遗传瓶颈”效应，以及在定居、建群过程中所发生的遗传漂变特征；（3）研究鲤鱼等与土著近缘种杂交所引起的基因渗透，以及对土著经济鱼类种质资源和遗传多样性的影响；（4）研究紫茎泽兰等对入侵地生境生态系统的营养物质循环和能量流动、生态系统承载力和生态服务功能的影响；（5）研究入侵过程中，同类生态系统不同生境的生物因子和非生态因子异质性、生境的补偿作用等对入侵物种的可入侵性和抵御功能，解析生态系统的可入侵性机制和抵御机制。

预期目标：阐明生物入侵对入侵地生境/生态系统对物种多样性、遗传多样性、物质循环和能量流动、生态系统承载力等的影响，以及由此导致的生态系统结构和功能的变化，解析生物入侵引起的入侵干扰对生态系统的结构崩溃及功能

15 衰退的影响机制；明确特定生境对入侵物种具有抵御作用的异质生态因子和生态系统补偿方式，阐明特定生态系统的可入侵性；从群落/生态系统水平明析入侵物种对生态系统的影响效应，提出入侵受损生态系统的生态恢复技术途径。

承担单位：中国科学院水生生物研究所、北京林业大学

课题负责人：谢松光 博士/研究员

经费比例：16.66%

课题6 重要入侵物种预警和控制技术基础

主要研究内容：以分布范围广、危害大的重要入侵物种（如紫茎泽兰、B型烟粉虱、Q型烟粉虱及其传播的双生病毒病、红火蚁、椰心叶甲等）为对象，从预警与控制的角度重点开展：（1）入侵物种监测的图象识别与分子识别基础的研究，发展入侵物种的远程实时监测技术；（2）入侵物种逆境适应、致害作用、生长发育相关基因或与媒介互作相关基因等的克隆，建立入侵物种RNA干涉调控技术体系；（3）入侵昆虫化学信息和食物结构调控技术研究，明确入侵昆虫行为的化学生态调控机理；（4）入侵杂草竞争替代的生态修复技术研究，揭示其竞争替代的资源利用机制；（5）入侵物种传统生物防治控制技术研究，明确生防作用物的控制效应和控制机理以及生防作用物的适应机理。

预期目标：建立入侵物种实时监测与有效防控技术研究平台，提出入侵物种监控的分子、化学和生物生态调控技术基础。

承担单位：中国农业科学植物保护研究所、中国农业科学院蔬菜花卉研究所

课题负责人：张桂芬 博士/副研究员

经费比例： 15.0%

16 四、年度计划

研究内容

一、个体-种群水平

1. 初步比较研究紫茎泽兰、B/Q型烟粉虱、松材线虫等的原产地种群和入侵地地理种群的生活史特征；

2. 初步比较研究紫茎泽兰、B/Q型烟粉虱、松材线虫等的不同生境/地理种群的群体遗传多样性及分化；

预期目标

1. 初步明确入侵物种的生活史特征与初始种群建立和维持的关系；

2. 初步建立入侵物种的生境异质性差异与群体遗传学差异的适应和进化逻辑关系；

3. 初步明确入侵物种在入侵地的分布危害和扩散行为；

第

3．初步研究紫茎泽兰、B/Q型烟粉虱、

松材线虫等在我国的分布扩散格局及4. 初步明确入侵物种逆境胁迫下的“前适应性”特征；

一

扩散特性和扩散行为；

4．初步开展紫茎泽兰、B/Q型烟粉虱、5. 初步确定入侵物种与寄主互作后进化的表观生物学特征及其变化；

6. 初步明确入侵植物竞争排斥当地植物的资源竞争效能、化感作用和土壤微生物改变的反馈效应；

年

松材线虫等在逆境（如温度）胁迫下表型可塑性研究。

二、种间关系角度

1. 初步研究大豆疫病等与寄主植物互作的毒性相关基因的多态性和表达谱变化；

2. 初步研究B/Q型烟粉虱适应寄主谱7. 初步明确靶标入侵昆虫对入的表型变化； 侵地物种的入侵竞争排斥效

17 研究内容

3. 初步开展入侵植物紫茎泽兰等与本应；

预期目标

地植物的资源竞争掠夺、化感抑制排斥8. 初步明确靶标入侵物种的协和入侵植物与土壤微生物互作的竞争反馈作用研究；

4. 初步开展B/Q型烟粉虱、稻水象甲等对本地物种或生态位近似种的竞争排斥作用；

5．初步开展松材线虫、B/Q型烟粉虱、红脂大小蠹等与土著生态位近似种、与同入侵方式和协同入侵效应；

9. 初步明确靶标入侵物种入侵对入侵地生境的物种多样性群落结构和组成的影响；

10. 初步明确入侵物种杂交造成的遗传漂变对入侵物种本身的入侵力效应的影响；

携带菌或本地共生菌、与本地传播媒介11. 初步确定入侵物种入侵对入之间的协同入侵效应。

三、生态系统水平

侵地生境的土壤C/N/P等营养循环的影响效应；

1. 初步研究紫茎泽兰、松材线虫等入12. 初步建立靶标入侵物种的快侵不同空间尺度和生态系统后，入侵生速检测技术流程和参数；

境的物种多样性和生物资源丧失的直13. 初步建立靶标入侵物种的远接和间接影响及其群落演替；

2. 初步开展入侵鱼类河鲈与本地鱼类程实时监测的快速图像识别的技术参数和流程；

杂交的杂交后代的生物学和入侵竞争14. 初步克隆能用于RNAi的入侵力变化和遗传漂变； 物种相关逆境基因；

3. 初步开展紫茎泽兰入侵对入侵地生15. 初步明确植物竞争替代入侵境的土壤营养物质循环和能量流动的植物的竞争替代效应；

18 影响。

研究内容 预期目标

16. 初步明确入侵物种的优势生防作用物的控制效能、生态适应性及其关键生态影响因子；

四、预警与控制技术基础

1. 开展Q型烟粉虱、TCK等的局部或潜在入侵物种的预警策略的快速检测17. 发表核心刊物论文50篇以上，的分子技术基础研究；

SCI论文15篇以上；

2. 初步建立入侵杂草和红火蚁等的图18. 获国内外发明专利与制订技像识别的技术参数和技术平台基础； 术标准1个以上；

3. 初步开展松材线虫、烟粉虱等逆境19. 培养研究生25名，博士后4适应或与媒介互作相关基因等的克隆； 名；

4. 初步开展紫茎泽兰等的植物竞争替20. 项目年度总结和检查。

代的生态修复效应的研究；

5. 初步开展红脂大小蠹、烟粉虱等入侵昆虫的化学信息与食物结构调控效应的研究；

6. 初步开展烟粉虱、豚草等优势生防作用物控制效能评价、生态适应性及生态影响因子的研究。

19

研究内容 预期目标

一、个体-种群水平

1. 深入系统比较研究紫茎泽兰、B/Q型烟粉虱、松材线虫等的原产地种群和1. 基本明确入侵物种与入侵有关的的生活史特征及其初始种群建立和维持的关系；

2. 基本明确入侵物种的生境异质性适应性进化与群体遗传学差异的关系；

3. 基本明确入侵物种在入侵地的分布危害和扩散行为及特征；

4. 基本明确入侵物种逆境（温度）胁迫下的“前适应性”的20

第

入侵地地理种群的生活史特征；

2. 深入比较研究紫茎泽兰、B/Q型烟二

粉虱、松材线虫等的不同生境/地理种

群的群体遗传多样性及分化图式；

年

3．深入研究紫茎泽兰、B/Q型烟粉虱、松材线虫等在我国的分布扩散格局及扩散特性和扩散行为；

4．深入开展紫茎泽兰、B/Q型烟粉虱、 研究内容

松材线虫等在逆境（如温度）胁迫下表型可塑性研究。

二、种间关系角度

1. 深入研究大豆疫病等与寄主植物互预期目标

表型可塑性特征；

5. 基本明确入侵物种与寄主互作后进化的表观生物学特征及其生理适应特征；

作的毒性相关基因适应的多态性进化6. 基本明确入侵植物竞争排斥和表达谱特征；

2. 深入研究B/Q型烟粉虱等适应寄主谱的表型变化和生理适应；

当地植物的资源竞争效应、化感效应和土壤微生物改变的反馈效应；

3. 深入开展入侵植物紫茎泽兰等与本7. 基本明确靶标入侵昆虫对入地植物的资源竞争效应、化感抑制排斥效应和入侵植物与土壤微生物互作的竞争反馈效应的研究；

4. 深入开展B/Q型烟粉虱、稻水象甲侵地物种的入侵竞争排斥效应；

8. 基本明确靶标入侵物种的协同入侵方式和协同入侵效应；

等对本地物种或生态位近似种的竞争9. 基本明确靶标入侵物种入侵排斥效应；

5．深入开展松材线虫、B/Q型烟粉虱、对入侵地生境的物种多样性群落结构和组成的影响；

红脂大小蠹等与土著生态位近似种、与10. 基本明确入侵物种杂交造成携带菌或本地共生菌、与本地传播媒介之间的协同入侵效应。

三、生态系统水平

1. 深入系统研究紫茎泽兰、松材线虫的遗传漂变对入侵物种本身的入侵力效应的影响；

11. 进一步明确入侵物种入侵对入侵地生境的土壤C/N/P等营

21 研究内容

等入侵不同空间尺度和生态系统后，入预期目标

养循环的影响效应；

侵生境的物种多样性和生物资源丧失12. 基本建立靶标入侵物种的快的直接和间接影响及其群落演替； 速检测技术流程和参数；

2. 深入比较研究入侵鱼类河鲈与本地13. 基本建立靶标入侵物种的远鱼类杂交的杂交后代的生物学和入侵竞争力变化和遗传漂变；

程实时监测的快速图像识别的技术参数和流程；

3. 深入开展紫茎泽兰等入侵对入侵地14. 初步克隆到用于RNAi的入侵生境的土壤营养物质C/N/P循环的影响。

四、预警与控制技术基础

1. 深入开展Q型烟粉虱、TCK等的局物种相关逆境基因；

15. 基本明确植物竞争替代入侵植物的室内竞争替代效应和部分生理机制；

部或潜在入侵物种的预警策略的快速16. 基本明确入侵物种的优势生检测的分子技术基础研究；

2. 基本建立入侵杂草和红火蚁等的图像识别的技术参数和技术平台基础；

3. 深入开展松材线虫、烟粉虱等逆境适应或与媒介互作相关基因等的克隆；

防作用物的控制效能、生态适应性及其关键生态影响因子；

17. 发表核心刊物论文70篇以上，SCI论文20篇以上；出版专著1-2部；

4. 系统深入开展紫茎泽兰等的植物竞18. 获科学技术进步奖1项；获国争替代的生态修复效应的研究；

5. 深入开展红脂大小蠹、烟粉虱等入内外发明专利与制订技术标准2个以上；

侵昆虫的化学信息与食物结构调控效19. 培养研究生35名，博士后6

22 应的研究；

研究内容

名；

预期目标

6. 系统开展烟粉虱、豚草等优势生防20. 进行项目中期评估总结。

作用物控制效能评价、生态适应性及生态影响因子的研究。

根据中期评估意见，适当调整研究1. 明确入侵物种与入侵有关的内容和重点： 的生活史特征及其初始种群建立和维持的关系；

第

一、个体-种群水平

1. 深入重点比较研究靶标入侵物种的2. 基本明确入侵物种的生物地理发育格局和进化遗传机制；

三

原产地种群和入侵地种群的生物地理

发育格局和适应性进化/快速进化的遗3. 明确入侵物种在入侵地的分布扩散行为，初步明确物种扩散格局与生境异质性关系；

年

传差异；

2．重点研究靶标入侵物种的分布扩散格局及其与环境和空间异质性的关系；

4. 明确入侵物种温度逆境胁迫

23 研究内容

3．深入开展靶标入侵物种的逆境（如温度）胁迫下表型可塑性和“前适应性”的分子调控机制研究。

二、种间关系角度

1. 重点深入研究入侵病原菌毒性相关效应分子的进化趋势和不同效应分子抑制寄主防卫反应的能力；

2. 深入研究B/Q型烟粉虱等适应寄主预期目标

下的“前适应性”的表型可塑性，初步明确逆境胁迫的蛋白调控机制，并克隆相关基因；

5. 明确入侵物种与寄主互作后进化的表观生物学特征和生理适应特征，初步明确与寄主适应进化的分子基础和遗传基础；

谱及其寄主谱扩张的生理和行为适应6. 明确入侵植物竞争排斥当地机制；

3. 重点开展入侵植物与本地植物的资源竞争及其生理机制、化感抑制排斥作用的化感物质运输及转化途径、和入侵植物与土壤微生物互作的竞争反馈效应的资源转移和竞争机制；

4. 重点开展B/Q型烟粉虱、稻水象甲等对本地物种或生态位近似种的竞争排斥效应的行为干扰机制、信息调控和生态位资源竞争机制；

5．重点深入开展松材线虫、B/Q型烟粉虱、红脂大小蠹等与土著生态位近似植物的资源竞争效应、化感效应和土壤微生物改变的反馈效应，初步明确资源竞争效应的生理适应机制、化感作用机制和土壤微生物的反馈机制；

7. 初步明确靶标入侵昆虫对入侵地物种的入侵竞争排斥效应的生态位资源竞争机制、行为干扰和化学信息调控机制；

8. 明确靶标入侵物种的协同入侵方式和协同入侵效应，初步明确协同入侵的生理机制、行

24 研究内容

种、与携带菌或本地共生菌、与本地传播媒介之间的协同入侵的行为及化学机制、生理机制和分子机制。

三、生态系统水平

1. 深入重点研究入侵物种的入侵能力差异与入侵地空间和环境异质性的抵御作用及其机制；

预期目标

为互作化学调控机制和分子机制；

9. 明确靶标入侵种对入侵地生境的物种多样性群落结构和组成的影响，初步明确入侵能力差异与入侵地空间和环境异质性的抵御作用及其机制；

2. 深入重点研究大尺度上入侵物种对10. 明确入侵物种杂交造成的遗本地物种丧失、物种遗传资源侵蚀、结构与食物链变换与功能缺失的竞争作用及图式的研究；

传漂变对入侵物种本身的入侵力效应，初步明确入侵种对本地物种遗传多样性的影响；

3. 深入比较研究入侵物种与本地鱼类11. 基本明确入侵物种入侵对入杂交的遗传漂变杂交后代的入侵力及对本地物种遗传侵蚀；

侵地生境的土壤C/N/P等营养循环的影响及转移规律；

3. 重点深入开展大空间尺度下靶标入12. 建立靶标入侵物种的快速检侵植物等入侵对入侵地生态系统的土壤营养物质C/N/P循环的影响。

四、预警与控制技术基础

测技术流程和参数，初步建立靶标入侵物种的快速监测技术；

1. 继续开展Q型烟粉虱、TCK等的局13. 建立靶标入侵物种的远程实部或潜在入侵物种的预警策略的快速检测的分子技术基础研究；

时监测的快速图像识别的技术参数和流程，初步入侵物种

25 研究内容

2. 继续开展靶标入侵物种的红火蚁等的图像识别的技术参数和技术平台基础和远程实时监测技术平台的研究；

3. 继续重点开展松材线虫、烟粉虱等预期目标

远程快速识别监测的技术平台；

14. 明确用于RNAi的入侵物种相关逆境基因的结构和功能；

逆境适应或与媒介互作相关基因的结15. 基本明确植物竞争替代入侵构和功能研究；

4. 重点深入开展入侵植物野外的植物植物的野外室内竞争替代效应和生理机制；

竞争替代的生态修复效应和资源利用16. 基本明确入侵物种天敌控制策略分化的生理机制研究；

5. 重点深入开展入侵昆虫的化学信息效能的生态适应性机理研究和天敌昆虫行为调控机理；

与食物链结构的生态调控机制的研究；

17. 发表核心刊物论文60篇以上，6. 重点研究入侵物种的优势生防作用SCI论文25篇以上；

物控制效应差异生态适应性机理研究18. 获得国内外发明专利与制订和天敌昆虫行为调控机理的研究。 技术标准2个以上；

19. 培养研究生30名，博士后5名。

26 研究内容

一、个体-种群水平

1. 继续深入比较研究靶标入侵物种的原产地种群和入侵地种群的生物地理发育格局和适应性进化/快速进化的遗传基础；

2．继续深入研究靶标入侵物种的分布扩散格局及途径及其与环境和空间异质性的关系；

预期目标

1. 明确入侵物种的生物地理发育格局和入侵后异质生境导致的适应性进化/快速进化的遗传基础；

2. 明确入侵物种分布扩散行为和格局与入侵地生境异质性关系；

3. 明确入侵物种逆境胁迫的蛋白调控机制和相关基因的结构和功能；

4. 明确入侵物种与寄主互作后进化的生理适应机制和分子/基因调控机制；

第

3．深入研究靶标入侵物种的逆境胁迫

的热急蛋白调控和效应的分子/基因调四

控机制。

二、种间关系角度

年

1. 继续深入研究入侵病原菌毒性相关效应分子的进化和不同效应分子抑制5. 基本明确入侵植物竞争排斥寄主防卫反应的分子基础/基因调控机理；

2. 深入研究入侵物种适应寄主谱及其当地植物的资源竞争生理机制、化感作用机制和入侵地土壤微生物反馈效应；

寄主谱扩张的生理和行为适应机制及6. 基本明确靶标入侵昆虫对入遗传进化基础；

3. 继续深入研究入侵植物与本地植物的资源竞争及其生理机制、主效化感物

侵地物种的竞争排斥效应的生态位资源竞争机制、行为干扰和化学信息调控机制；

27