摘要
为了探明红火蚁入侵湖北省的传播途径、有效监测红火蚁在湖北省的发生状况，本研究采用形态和分子鉴定技术确定了湖北武汉、黄冈、荆门和宜昌等地采集的蚂蚁样品为红火蚁，并开展了湖北省红火蚁实地调查与适生性分析。结果发现，上述新发地属于中等偏重或严重发生区，红火蚁蚁巢产生了有翅繁殖蚁，具备婚飞扩散能力。主要传播途径是从我国南方红火蚁发生区引进携带红火蚁的带土苗木。采用AcrGIS系统对红火蚁在湖北省的适生区进行分析，结果显示，除了有效积温低和（或）降水量少的湖北西部地区（主要是恩施市）和北部地区（主要是十堰市和神农架林区）外，湖北省大部分地区的气候条件能够满足红火蚁的生存和繁殖。因此，加强湖北省红火蚁适生区的植物检疫和监测防控工作十分必要。
红火蚁（Solenopsis invicta Buren）是一种重要的检疫性有害生物，对我国农业、生态和公共安全等各方面都构成了严重威
本研究通过使用形态学和分子生物学的方法对湖北省4个调查点的蚂蚁样品进行鉴定，对确定的红火蚁新发地的发生程度和入侵途径进行了实地调查，综合考虑有效积温、年降雨量、最冷月平均气温和海拔等气象因子分析、生成了湖北省红火蚁适生区分布图，以期为弄清红火蚁在湖北省的实际分布情况和潜在的适生区提供基础数据，并为湖北省红火蚁检疫防控工作提供技术支持。
1）蚂蚁样品采集。本研究鉴定的蚂蚁样品采自湖北省武汉市蔡甸区绿地美湖小区、黄冈市黄州区遗爱湖公园、荆门市钟祥市汇源农谷体验园和宜昌市西陵区体育中心4个发生地。使用诱集器对蚂蚁进行诱集或用铁铲挖出，装入密封性好的容器中，带回实验室进行形态学和分子生物学鉴定。
2）主要实验装置与设备。监测牌（广州瑞丰生物科技有限公司，中国）、红火蚁采集器（广州瑞丰生物科技有限公司，中国）、体式显微镜（Stemi 508，ZEISS公司，美国）、PCR 仪（T10
3）主要试剂。PDA培养基（青岛日水生物技术有限公司，中国）、氨苄青霉素（Genview，美国）、琼脂糖（武汉擎科生物技术有限公司，中国）、MJM5 HiPer Unversal DNA Mini Kit（Mei5 Biotechnolgy，中国）、E.Z.N.A.®Gel Extraction Kit（Omega，美国）、金牌Mix、2×TSINGKE Master Mix（北京擎科生物技术有限公司，中国）等。
从上述4个地点采集疑似红火蚁蚁巢带回，每个采集地随机选择1巢，每巢随机选择5只蚂蚁，参考杭行
2021年5-9月，多次对湖北省红火蚁发生地进行实地调查访问，采用目测法调查记录红火蚁发生地蚁巢数量，调查范围为红火蚁发生区向外扩展5~10 m。发现疑似红火蚁蚁丘时，用15 cm长的树枝插入红火蚁巢穴，若30 s内有3只以上工蚁出巢，此巢穴为活动蚁巢，调查结果仅统计活动蚁巢。
参考GB/T 2326-2009《红火蚁疫情监测规程》对红火蚁发生地进行发生程度分级。实地调查发生地从外地调运带土苗木情况，并询问当地居民及环卫工作人员“是否有被蚂蚁咬伤的经历” “最早什么时候被蚂蚁咬伤”，并对调查地进行拍照记录。
根据国家气象中心提供的2011-2021年湖北省27个基准气象台的经度、纬度、逐日气温和降水量等数据，计算2011-2021年湖北省年平均降水量和年平均有效积温，建立湖北省气温和降水量数据库。
在红火蚁的生长发育过程中，影响红火蚁种群生长发育最重要的气候因子是气温。参考国内外研究，采用17 ℃作为红火蚁发育起点温度和阈
参与插值的协变量包括：>510 DD年有效积温、-2 ℃低温限制因子、>500 mm年平均降水量、<1 000 m海拔高度。将第1个指标作为决定性气候因子，后3个指标作为限制性因子（
等级 Grade | 有效积温 Degree-days（DD） | 年降水量/ mm Annual precipitation | 限制温度/℃ Limiting temperature | 海拔高度/m Altitude |
|---|---|---|---|---|
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非适生区 Unsuitable area | < 510 | < 510 | <-2 | > 1 000 |
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轻度适生区 Mildly suitable area | 510~1 184 | > 510 | >-2 | < 1 000 |
|
适生区 Suitable area | 1 185~1 859 | > 510 | >-2 | < 1 000 |
|
高度适生区 Most suitable area | >1 860 | > 510 | >-2 | < 1 000 |
注： 4个评估参数中，有1个或1个以上不能满足条件则划分为非适生区。Note：If one or more of the four evaluation parameters cannot be met，it will be classified as an unsuitable area.
形态鉴定结果显示，采自武汉市蔡甸区、黄冈市黄州区、荆门市钟祥市和宜昌市西陵区4个发生地的蚂蚁样品均具2个腹柄结，第1节腹柄结呈扁锥状，第2节腹柄结呈圆锥状；蚂蚁样品上颚内缘具3个大齿，唇基中齿发达，刚毛明显；触角10节，端部2节成锤棒状；上述特征均与红火蚁特征一致，因此，判定4个发生地的蚂蚁样品均为红火蚁。
以蚂蚁样品DNA为模板，使用通用引物LCO1490、HCO2198进行PCR扩增，经凝胶电泳检测，在 300 nm 紫光灯照射下，目标片段条带清晰，长度为500~750 bp（
图1 4个蚂蚁样品的 COI 基因 PCR 扩增电泳图
Fig.1 PCR product gels of the four sampling ants
M：DNA分子质量标准； 1. 荆门市钟祥市； 2. 武汉市蔡甸区； 3. 黄冈市黄州区； 4. 宜昌市西陵区。M：DNA marker； 1.Zhongxiang County，Jingmen City； 2. Caidian District，Wuhan City； 3.Huangzhou District，Huanggang City； 4.Xiling District，Yichang City.
湖北省4个采样点蚂蚁样品的COI基因片段长度与红火蚁COI基因相似度以及在NCBI数据库数据比对结果见
采样位置 Sampling sites | PCR产物大小/ bp Sizes of PCR products | 与红火蚁COI基因相似度/% Similarity of COI gene with S. invicta | COI基因相似度98%以上种 Species with more than 98% COI gene similarity | 相似度最高序列ID(相似度/%) Sequence ID with the highest similarity |
|---|---|---|---|---|
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武汉市蔡甸区 Caidian District,Wuhan City | 688 | 99.90 | 红火蚁 S. invicta | HQ215538.1（99.90） |
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黄冈市黄州区 Huangzhou District,Huanggang City | 685 | 99.60 | 红火蚁 S. invicta | HQ215538.1（99.60） |
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荆门市钟祥市 Zhongxiang County,Jingmen City | 684 | 99.40 | 红火蚁 S. invicta | HQ215538.1（99.40） |
|
宜昌市西陵区 Xiling District,Yichang City | 689 | 98.00 | 红火蚁 S. invicta | HQ215538.1（98.00） |
根据上述红火蚁鉴定结果可知，荆门市钟祥市汇源农谷体验园、黄冈市黄州区遗爱湖公园、武汉市蔡甸区绿地美湖别墅区和宜昌市西陵区体育中心均为湖北省红火蚁新发地，发生面积分别为2.67、2.00、6.67、0.33 h
调查地点 Investigating location | 调查时间 Observing time | 发生地生境 Habitat of occurrence sites | 发生面积/h Occurrence area | 等级划 Classificatio | 可能传播途径 Possible routes of transmission |
|---|---|---|---|---|---|
|
钟祥市汇源农谷体验园 Huiyuan Agricultural Valley Experiencing Park,Zhongxiang County | 2021.05.15 |
田地、马路边、庭院 Farmland,Roadside,Yard | 2.67 |
严重发生区 Heavy occurrence area | 从南方红火蚁发生区引入三角梅和椰子树 Bougainvillea and coconut palms were introduced from the areas with red imported fire ants in southern China |
|
黄州区遗爱湖公园 Yiai Lake Park,Huangzhou District | 2021.05.19 |
草坪 Lawn | 2.00 |
中等偏重发生区 Medium to heavy occurrence area | 从南方红火蚁发生区调运绿化树木 Greening trees were introduced from the areas with red imported fire ants in southern China |
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蔡甸区绿地美湖 Greenland Beautiful Lake Community,Caidian District | 2021.05.17 | 荒地、草坪、马路边Wasteland,Lawn,Roadside | 6.67 |
严重发生区 Heavy occurrence area | 世茂龙湾小区蚁巢中有翅蚁婚飞 Swarming of alates from the fire ant nests in Shimao Longwan Community |
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西陵区体育中心 Sports Center,Xiling District | 2021.09.24 |
草坪、绿化带 Lawn,Greenbelt | 0.33 |
中等偏重发生区 Medium to heavy occurrence area | 从南方红火蚁发生区调运草皮 Green swards were introduced from the areas with red imported fire ants in southern China |
注： * 等级划分：未发生区，平均100
由
图2 湖北省红火蚁适生区分布图
Fig. 2 Distribution of the suitable areas of the fire ants in Hubei Province
自2018年在湖北省武汉市首次发现红火蚁以来，又陆续在湖北省的荆门市、黄冈市和宜昌市等地发现红火蚁疫情，其发生呈现不断蔓延趋势。为了探明红火蚁入侵湖北省的传播途径，有效监测和控制红火蚁在湖北省的发生和危害，本研究开展了湖北省红火蚁发生程度调查、种类鉴定和适生性分析。采用形态鉴定和分子鉴定相结合的方法，可准确鉴定出蚂蚁样品的具体种
红火蚁的传播一方面是通过自然扩散，一般传播距离较短；另一方面，红火蚁通过人类活动传播，如园林、苗木、机具设备和物资调运等，可以远距离传
适生性分析能够对外来物种起到早期预警作
鉴于红火蚁传播速度快、对生物多样性和生态环境危害大和在湖北省适生区广的特点，湖北省植物检疫部门对红火蚁新发地应加强植物检疫，防止调运带有红火蚁的苗木，对红火蚁发生省份调运进入湖北省的苗木、物资等应加强检疫审查，以免再次带入红火蚁。同时，应该通过广播、电视和网络媒体等向民众宣传科普红火蚁的识别特征和危害，让广大群众积极主动报告疑似红火蚁的情况，及早向相关技术鉴定部门报送蚂蚁样品，若确定后尽快采取行之有效的红火蚁根除措施，阻断红火蚁在湖北省进一步蔓延。
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