由于B型烟粉虱近年来陆续入侵北美洲、南美洲、亚洲、大洋洲,使许多国家和地区的大片作物严重减产甚至绝收,许多国家的科学家一直在探索其超级入侵本能的奥秘。但各国科学家一直都没有找到答案,有的只好放弃研究。
2002年,浙大昆虫科学研究所和中国农业科学院植物保护研究所、澳大利亚同行等合作开展研究。刘树生等通过长期研究发现,B型烟粉虱之所以能让成片的农作物绝收,因为它有两大“武器”:一方面利用交配行为入侵,让土著烟粉虱绝种;另一方面与病毒强强联合,既加快自身的繁殖,又加速植物病毒病的流行。
课题组观察发现,当两只雌雄B型烟粉虱独处时,72小时内只交配6次,但当加入一只雄性土著烟粉虱时,它们之间的交配次数提高到9次,相反把一只雄性B型烟粉虱加入到一对土著烟粉虱中,虽然雄性的B型烟粉虱不与土著烟粉虱完成交配,但它会不断发出求爱信息,甚至是直接干扰土著烟粉虱雌雄间完成交配。土著烟粉虱的交配次数减少到2-3次,因此当B型烟粉虱入侵后,与土著烟粉虱共存时,其雌雄间的交配频率迅速增加,卵子受精率提高,后代雌性个体比例由独处时的约60%提升到70-80%,种群增长加快;而土著烟粉虱不仅交配频率下降,后代雌性比由独处时的约50%下降到20-40%,种群增长受到严重压制。
刘树生说,由于这种求偶互作在B型烟粉虱与土著烟粉虱之间的作用是对一方有利而对另一方有害,他们将这一行为机制称之为“非对称交配互作”。刘树生说,这一发现揭示了动物入侵的一个极具威力的行为机制,这种机制是入侵者的一种重要内在潜能,当入侵者到达新地域与土著近缘生物共存产生互作,激发这一潜能迅速发挥作用,驱动其入侵和对土著生物的取代过程。这一发现破解了B型烟粉虱入侵的一个关键机制,为解释该害虫的广泛入侵并取代土著烟粉虱的现象和规律,以及对其进一步入侵和地域扩张的预警,提供了重要的理论基础。这一研究成果就是今天发表在《科学》杂志上的论文内容。
课题组在研究中还发现,B型烟粉虱与它所传播的植物双生病毒(对植物危害最严重的一类病毒)之间存在互利共生关系,这种关系既有利于B型烟粉虱的繁殖入侵,又加速了病毒病的流行。课题组发现 B型烟粉虱吃了带病毒的烟草植株后,其生殖力提高11-17倍,成虫寿命延长5-6倍,8个星期后B型烟粉虱的数量就提高了2-13倍,本地烟粉虱则不能从病毒中获利。并且经B型烟粉虱传播后,植物双生病毒的“毒性”也越来越强。
在这两大入侵机制的共同作用下,B型烟粉虱种群迅速扩大,而对农作物危害不大的土著烟粉虱种群迅速减少直至灭绝,就一点都不值得奇怪了。