■采访人员 李晨
物种间竞争是一种自然界普遍存在的现象 。然而，近日发表于《自然—通讯》的一项论文成果证实，昆虫也懂“合作共赢” 。
【水稻|水稻两大害虫为何能“互利共存”】中国农业科学院植物保护研究所（以下简称植保所）研究员李云河团队揭示，以水稻为寄主的两大害虫——二化螟和褐飞虱，能够协力应对水稻抗虫防御机制，从而实现“互利共存”的生态策略 。
不只是竞争
物种竞争，主要指不同物种利用同一相对短缺资源或空间时出现的生存斗争现象，其结果是不同个体间相互施加不利影响 。
论文通讯作者李云河告诉《中国科学报》，从达尔文时代起，竞争就一直是生态学和进化研究的焦点 。
“基于物种竞争理论，一般认为，在同一寄主植物上取食的不同昆虫种间普遍存在‘竞争排斥’关系 。一种昆虫为害植物，可诱导植物产生防御反应，例如产生抗虫代谢物质，这种代谢物质往往对同种昆虫及其他种昆虫均产生负面影响 。”李云河说 。
随着研究深入，传统物种竞争理论受到挑战 。
论文第一作者、植保所已毕业博士刘清松介绍，近年来少数研究发现，共享同一食物资源的物种可能进化为“协作互利”关系，但这种关系多存在于微生物之间 。
李云河认为，昆虫作为动物界最大、环境适应能力最强的一个类群，理论上共享同一寄主植物的不同昆虫种间同样能进化为“互利”关系 。但长期以来一直没有相关报道 。
李云河团队长期从事水稻—害虫相互作用研究工作 。近年来，他们围绕水稻防御和害虫反防御两方面，系统研究了水稻介导的两大害虫二化螟和褐飞虱及其天敌的多重种间关系 。
前期研究中，该团队发现，褐飞虱偏爱在二化螟为害的稻株上取食和产卵 。这是因为二化螟为害的水稻组织中游离氨基酸含量显著提高，而一些不利于褐飞虱生长发育的甾醇类物质含量显著降低，显著促进褐飞虱生长发育 。
进一步研究发现，二化螟为害水稻后还为褐飞虱卵提供了规避寄生蜂的庇护所 。二化螟诱导水稻释放的挥发物对褐飞虱卵寄生天敌稻虱缨小蜂具有显著的排斥作用 。褐飞虱通过与二化螟共享寄主，可显著降低其卵被稻虱缨小蜂寄生的风险（被寄生率降低50%~80%） 。
“这些结果促使我们进一步探究褐飞虱是否也能协助二化螟实现对水稻的反防御，使二者形成种间‘互利’关系 。”李云河说 。
两大害虫的互利共赢
该团队进一步研究了水稻介导的褐飞虱、二化螟及天敌稻螟赤眼蜂的多重种间关系及机制 。论文共同第一作者、植保所博士生胡晓云介绍，他们首先开展了室内生物测定试验，通过设置不同的虫害处理组合，研究虫害诱导的水稻对二化螟或褐飞虱各自生长发育的影响 。
而对于二化螟的产卵试验，他们也开展了田间试验来模拟验证温室产卵试验结果，结果表明二者具有一致性 。
“这些试验均从生态学的角度解释了二化螟与褐飞虱之间的互作关系 。同时，基于两种昆虫的取食特点，结合生态位理论，可以很好地从生态学角度阐释两种昆虫互利关系的生态基础 。”胡晓云解释说，二化螟为钻蛀性害虫，在水稻茎秆内取食；而褐飞虱主要刺吸水稻茎叶汁液 。二者虽然在同一稻株上取食，但所利用资源不同，生态位分异 。这是导致两种昆虫间不存在竞争，反而进化了互利关系的生态基础 。
试验结果表明，当二化螟单独为害水稻时，水稻迅速启动防御反应，相关防御基因（茉莉酸和蛋白酶抑制剂等）显著上调，重要抗虫防御物质蛋白酶抑制剂迅速累积，对二化螟幼虫的生长发育产生显著负面影响 。
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