武汉植物园揭示植食性昆虫群落地上地下的互作关系
地上-地下生物的相互作用决定群落的组成和生物多样性。虽然大多数昆虫一生均生活在地上，但一些昆虫同时具备地上地下两个生活史阶段（如地上成虫和地下幼虫），那么，群落内同种或异种地上地下昆虫之间的相互作用是怎样的？它们是如何通过种内或种间互作维持群落组成和多样性的？寄主植物是如何影响这些同种或异种地上地下昆虫之间的相互作用的？这些问题是目前种群生态学和群落生态学关注的热点。
近年来，中国科学院武汉植物园丁建清研究组以大戟科植物乌桕（Triadica sebifera）和同时具有地上（成虫）和地下（幼虫）两个生活史阶段的红胸律点跳甲（Bikasha collaris）为对象，揭示了同种地上地下昆虫的种内互作关系（Huang et al., 2012, Ecology）和调节昆虫互作的化学机制（Huang et al., 2013, Proc R Soc B）。最近，课题组在此基础上，通过田间监测、室内控制实验和化学物质分析，进一步研究群落内多种类型地上地下昆虫的互作关系及其内在的化学调节机制。研究发现种内促进和种间抑制是决定群落地上地下组成和多样性的关键。同种昆虫地上和地下之间相互促进，表现为地上成虫的取食提高了地下幼虫的存活率，地下幼虫提高了地上成虫的取食率。然而，异种地上地下昆虫相互作用较为复杂，但总体上表现为相互抑制。地上咀嚼式口器昆虫（包括专食性昆虫和广食性昆虫）均显著抑制异种地下昆虫的存活率，而刺吸式口器昆虫对地下昆虫无显著影响；地下昆虫对异种地上昆虫的生长发育均显著抑制。化学分析进一步表明植物地上和地下组织中的单宁含量与昆虫发育存在显著的负相关，可能参与调节了不同类型地上地下昆虫的互作关系。
这项研究表明，在具有多种类型地上地下昆虫的群落中，同种昆虫地上和地下之间的相互促进作用对于维持昆虫种群具有重要意义，而异种昆虫地上和地下之间的相互抑制则又限制了这些昆虫（同时具有地上和地下生活史）种群的扩张。因此，这种种内促进和种间抑制关系维持了地上地下群落的稳定和物种的多样性。该研究结果对农业地下有害昆虫的治理以及入侵植物的生物防治也具有重要的指导意义。
相关研究成果在线发表于Nature Communications，黄伟博士为文章的第一作者。研究分别得到了国家“973”计划、国家自然科学基金、中科院外籍研究员计划和美国国家自然科学基金等的资助。
多种类型地上地下昆虫相互作用关系图
