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悬铃木方翅网蝽Corythucha ciliata(Say)，属半翅目Hemiptera网蝽科Tingidae昆虫，该虫原产美国中东部温带地区，主要为害悬铃木属(Platanus)植物。该虫具扩散快、为害重等特点，在新的栖息地，常常在短期内爆发成灾，很难进行有效的防治。悬铃木方翅网蝽自入侵中国以来，快速扩散到我国栽植悬铃木的多个地区，但悬铃木方翅网蝽在我国的扩散方式及路线尚不明确。因此，作者利用基于线粒体COI基因标记的方法分析了长沙、武汉、上海、北京、石家庄、济南、太原、杭州、成都、重庆、贵阳、郑州等12个地理种群的悬铃木方翅网蝽种群遗传结构，使用昆虫飞行磨系统和荧光粉标记-释放-回收的方法，测试了悬铃木方翅网蝽飞行能力及该虫的短距离扩散的能力和方式;并结合HYSPLIT轨迹分析模型模拟出悬铃木方翅网蝽在我国扩散传播路径，进而摸清悬铃木方翅网蝽在我国的扩散传播机制。这对于我国林业部门制定悬铃木方翅网蝽这一外来入侵害虫的防控措施提供生物学依据和决策支持，对于有效控制悬铃木方翅网蝽在我国的扩散传播和危害具有重要意义。主要研究结果如下:
(1)通过PCR扩增和测序发现，在12个采集地理种群中，共有9个单倍型，其中有4个为独享单倍型，占所有单倍型的44.44％。4个独享单倍型的存在说明不同地理种群的悬铃木方翅网蝽之间发生了遗传分化。通过建立单倍型网络图，推测出单倍型H1为祖先单倍型(Ancestry haplotype)。种群内的遗传多样性分析结果表明，长沙种群、上海种群无多态性，其余10个方翅网蝽种群均有多态性(平均Hd、π和k值依次为0.584、0.00299和2.276)，贵阳、重庆和北京种群拥有较高的遗传多样性，而武汉种群的遗传多样性较低。种群系统发育树结果表明，国内种群中，长沙、上海、武汉三个地理种群与德[雪(Bavaria)等欧洲种群遗传距离最近，因此推测，我国的悬铃木方翅网蝽种群可能是由欧洲种群入侵到我国长沙后开始进行扩散。把中国主要分布区12个悬铃木方翅网蝽种群分为华中、华东、华北和西南4个组群进行AMOVA分析发现，组群间变异占总体变异的26.03％，组群内种群间变异占总体变异的21.78％，种群内个体间变异占总体变异的52.19％。因此，中国主要分布区12个悬铃木方翅网蝽种群间遗传变异的主要来源是种群内个体间变异。
(2)不同地理种群间的遗传关系研究，主要分析了4个组群间及12个地理种群间的遗传分化系数(FST值)和基因流(Nm值)，以此来判断不同组群及不同地理种群间遗传关系的远近和基因交流的频繁程度。结果表明，华中组群与华东组群分化程度不高，而华中组群与西南、华北组群极度分化，而华东组群与西南、华北组群也出现很高程度的遗传分化。CS种群、SH种群、WH种群相互之间的Fst值都为0，说明这3个种群之间无遗传分化或遗传分化较低。SH种群与TY种群;CS种群与TY种群之间的Fst均为0.8868，说明这两组种群间存在较高程度的遗传分化。Mantal的相关性检验结果表明，12个地理种群间的遗传分化不是由地理距离引起的，种群间不存在距离隔离现象。悬铃木方翅网蝽12个地理种群采样点的单倍型多样性与采样位点的经度和纬度均无显著的相关性。4个组群的虫口历史分析和有效迁移率分析结果均表明，华中组群经历了种群扩张过程，其余3个组群未经历种群扩张。本部分研究初步推测出12个地理种群间的迁移扩散路径为:该虫向东形成长沙→武汉→上海→杭州的扩散路径;向西南形成长沙→贵阳→重庆→成都的扩散路径;向北形成长沙→武汉→郑州扩散路径，之后在郑州经过两个路径扩散到北京，一是通过太原→北京，另外一条是济南→石家庄→北京的扩散路径。
(3)利用昆虫飞行磨系统，测试了悬铃木方翅网蝽不同日龄、不同温度及不同性别的飞行能力，结果表明:悬铃木方翅网蝽成虫的平均飞行距离和平均飞行时间，随着日龄的增加先呈逐渐上升趋势，10日龄时达到最大，然后再逐渐下降。10日龄成虫24h平均飞行距离和飞行时间分别为1361.75m和4580.36s。但不同日龄成虫间的飞行速度无显著差异。不同测试温度下悬铃木方翅网蝽10日龄成虫在气温25℃时平均飞行距离及平均飞行时间达到最大，分别为1160.53m和6518.92s，气温28℃平均飞行速度最快，为0.25m/s。雌性成虫在平均飞行距离(t=2.191，df=141，P=0.03)和平均飞行时间(t=2.919，df=141，P=0.004)上显著高于雄虫，而雄虫的平均飞行速度(t=2.014，df=141，P=0.04)显著高于雌虫。悬铃木方翅网蝽在理想的条件下(10日龄，25℃)，具备较强的自主飞行能力。
(4)采用标记-释放-回收方法对方翅网蝽在不同季节的短距离扩散能力进行测定。结果表明:夏季西、北两个方向的回收数量较多，东、南两个方向的回收成虫数量较少;西向平均扩散距离最远，为190.9m，西、北两个方向的平均扩散距离显著高于东、南方向。四个方向的平均扩散距离均随着释放时间增加先逐渐变大，第10d左右达到高峰，然后又逐渐减少;秋季西向的回收数量最多，北、东、南向回收到的成虫数量依次减少。西向的平均扩散距离最远，为254.6m，北向南向次之，均显著高于东向平均扩散距离(180.2m)。四个方向的平均扩散距离均随释放时间的延长先增加，在第10d左右达到峰值，然后再逐渐减小，与夏季相似。秋季的回收数量和平均扩散距离均显著高于夏季。悬铃木方翅网蝽在野外具备一定的短距离扩散能力，其短距离扩散受到种间竞争和自然风等环境因素的影响，尤其与风向密切相关。
(5)利用HYSPLIT模型模拟了悬铃木方翅网蝽在长沙、武汉、上海、杭州、贵阳、重庆、成都、武汉、郑州、太原、济南、石家庄、北京12个城市的迁出与迁入路径;结合不同地理种群遗传结构分析推测的悬铃木方翅网蝽在我国的种群扩散路径，模拟出了方翅网蝽在我国的迁移扩散轨迹:该虫在我国以长沙为中心扩散路径为:长沙→武汉→上海→杭州，长沙→贵阳→重庆→成都，长沙→武汉→郑州;以郑州为中心扩散路径为:郑州→太原→北京，郑州→济南→石家庄→北京。本部分研究发现，悬铃木方翅网蝽在24h内可随气流扩散距离较远，几天之内即可扩散上千公里。从郑州市模拟连续迁出路线，到张家口市仅仅需要4d时间。
本文利用悬铃木方翅网蝽的飞行能力测试、短距离扩散能力测定、随气流扩散轨迹模拟等昆虫行为学方法，结合基于线粒体COI基因标记的昆虫种群遗传结构研究的分子生物学手段，研究分析了悬铃木方翅网蝽在我国主要分布区的种群遗传结构，并模拟出悬铃木方翅网蝽在我国的扩散传播路径，摸清了该虫在我国的扩散传播机制，对该外来入侵害虫在我国的扩散趋势及扩散路线预测和进行科学的防控和管理等入侵生物学问题提供理论支撑。
(1)通过PCR扩增和测序发现，在12个采集地理种群中，共有9个单倍型，其中有4个为独享单倍型，占所有单倍型的44.44％。4个独享单倍型的存在说明不同地理种群的悬铃木方翅网蝽之间发生了遗传分化。通过建立单倍型网络图，推测出单倍型H1为祖先单倍型(Ancestry haplotype)。种群内的遗传多样性分析结果表明，长沙种群、上海种群无多态性，其余10个方翅网蝽种群均有多态性(平均Hd、π和k值依次为0.584、0.00299和2.276)，贵阳、重庆和北京种群拥有较高的遗传多样性，而武汉种群的遗传多样性较低。种群系统发育树结果表明，国内种群中，长沙、上海、武汉三个地理种群与德[雪(Bavaria)等欧洲种群遗传距离最近，因此推测，我国的悬铃木方翅网蝽种群可能是由欧洲种群入侵到我国长沙后开始进行扩散。把中国主要分布区12个悬铃木方翅网蝽种群分为华中、华东、华北和西南4个组群进行AMOVA分析发现，组群间变异占总体变异的26.03％，组群内种群间变异占总体变异的21.78％，种群内个体间变异占总体变异的52.19％。因此，中国主要分布区12个悬铃木方翅网蝽种群间遗传变异的主要来源是种群内个体间变异。
(2)不同地理种群间的遗传关系研究，主要分析了4个组群间及12个地理种群间的遗传分化系数(FST值)和基因流(Nm值)，以此来判断不同组群及不同地理种群间遗传关系的远近和基因交流的频繁程度。结果表明，华中组群与华东组群分化程度不高，而华中组群与西南、华北组群极度分化，而华东组群与西南、华北组群也出现很高程度的遗传分化。CS种群、SH种群、WH种群相互之间的Fst值都为0，说明这3个种群之间无遗传分化或遗传分化较低。SH种群与TY种群;CS种群与TY种群之间的Fst均为0.8868，说明这两组种群间存在较高程度的遗传分化。Mantal的相关性检验结果表明，12个地理种群间的遗传分化不是由地理距离引起的，种群间不存在距离隔离现象。悬铃木方翅网蝽12个地理种群采样点的单倍型多样性与采样位点的经度和纬度均无显著的相关性。4个组群的虫口历史分析和有效迁移率分析结果均表明，华中组群经历了种群扩张过程，其余3个组群未经历种群扩张。本部分研究初步推测出12个地理种群间的迁移扩散路径为:该虫向东形成长沙→武汉→上海→杭州的扩散路径;向西南形成长沙→贵阳→重庆→成都的扩散路径;向北形成长沙→武汉→郑州扩散路径，之后在郑州经过两个路径扩散到北京，一是通过太原→北京，另外一条是济南→石家庄→北京的扩散路径。
(3)利用昆虫飞行磨系统，测试了悬铃木方翅网蝽不同日龄、不同温度及不同性别的飞行能力，结果表明:悬铃木方翅网蝽成虫的平均飞行距离和平均飞行时间，随着日龄的增加先呈逐渐上升趋势，10日龄时达到最大，然后再逐渐下降。10日龄成虫24h平均飞行距离和飞行时间分别为1361.75m和4580.36s。但不同日龄成虫间的飞行速度无显著差异。不同测试温度下悬铃木方翅网蝽10日龄成虫在气温25℃时平均飞行距离及平均飞行时间达到最大，分别为1160.53m和6518.92s，气温28℃平均飞行速度最快，为0.25m/s。雌性成虫在平均飞行距离(t=2.191，df=141，P=0.03)和平均飞行时间(t=2.919，df=141，P=0.004)上显著高于雄虫，而雄虫的平均飞行速度(t=2.014，df=141，P=0.04)显著高于雌虫。悬铃木方翅网蝽在理想的条件下(10日龄，25℃)，具备较强的自主飞行能力。
(4)采用标记-释放-回收方法对方翅网蝽在不同季节的短距离扩散能力进行测定。结果表明:夏季西、北两个方向的回收数量较多，东、南两个方向的回收成虫数量较少;西向平均扩散距离最远，为190.9m，西、北两个方向的平均扩散距离显著高于东、南方向。四个方向的平均扩散距离均随着释放时间增加先逐渐变大，第10d左右达到高峰，然后又逐渐减少;秋季西向的回收数量最多，北、东、南向回收到的成虫数量依次减少。西向的平均扩散距离最远，为254.6m，北向南向次之，均显著高于东向平均扩散距离(180.2m)。四个方向的平均扩散距离均随释放时间的延长先增加，在第10d左右达到峰值，然后再逐渐减小，与夏季相似。秋季的回收数量和平均扩散距离均显著高于夏季。悬铃木方翅网蝽在野外具备一定的短距离扩散能力，其短距离扩散受到种间竞争和自然风等环境因素的影响，尤其与风向密切相关。
(5)利用HYSPLIT模型模拟了悬铃木方翅网蝽在长沙、武汉、上海、杭州、贵阳、重庆、成都、武汉、郑州、太原、济南、石家庄、北京12个城市的迁出与迁入路径;结合不同地理种群遗传结构分析推测的悬铃木方翅网蝽在我国的种群扩散路径，模拟出了方翅网蝽在我国的迁移扩散轨迹:该虫在我国以长沙为中心扩散路径为:长沙→武汉→上海→杭州，长沙→贵阳→重庆→成都，长沙→武汉→郑州;以郑州为中心扩散路径为:郑州→太原→北京，郑州→济南→石家庄→北京。本部分研究发现，悬铃木方翅网蝽在24h内可随气流扩散距离较远，几天之内即可扩散上千公里。从郑州市模拟连续迁出路线，到张家口市仅仅需要4d时间。
本文利用悬铃木方翅网蝽的飞行能力测试、短距离扩散能力测定、随气流扩散轨迹模拟等昆虫行为学方法，结合基于线粒体COI基因标记的昆虫种群遗传结构研究的分子生物学手段，研究分析了悬铃木方翅网蝽在我国主要分布区的种群遗传结构，并模拟出悬铃木方翅网蝽在我国的扩散传播路径，摸清了该虫在我国的扩散传播机制，对该外来入侵害虫在我国的扩散趋势及扩散路线预测和进行科学的防控和管理等入侵生物学问题提供理论支撑。