龟纹瓢虫（鞘翅目：瓢虫科）在中国是一种自然天敌昆虫，捕食范围广泛，常用于害虫治理。然而其在中国区域内遗传模式（遗传变异、种群结构和历史动态）还不清楚，从而阻碍了害虫生物防治的发展进程。种群遗传数据对于天敌生防过程中不同阶段策略的优化具有很大潜力。本研究通过收集中国区域内30个采样区域的462头龟纹瓢虫样本，采用23对微卫星和线粒体COI分子标记，开展了该种的群体遗传工作。微卫星数据显示龟纹瓢虫具有中等水平的遗传多样性，线粒体基因则显示出高水平的遗传多样性。与长江流域种群相比，黄河流域种群具有更高的遗传分歧。龟纹瓢虫中国种群未形成显著的地理种群结构，但存在群体分化的迹象，这可能与种群间频繁的基因交流有关。种群经历瓶颈后出现扩张，寄主植物——害虫——天敌之间的三级营养关系是种群扩张的重要因素。种群遗传研究在害虫生物防治过程中发挥着重要作用，本研究通过估测种群遗传多样性、种群遗传差异和推测种群历史动态，为有效利用天敌昆虫提供重要的遗传信息。

田间害虫在线自动识别是农田害虫防治的重要辅助手段。在实际应用中，由于目标小、物种相似性高、背景复杂等因素，昆虫在线识别系统往往无法对目标进行准确定位和识别。为方便昆虫幼虫的识别，本研究提出了一种两阶段分割方法MRUNet。在结构上，MRUNet借鉴了Mask R-CNN在进行语义分割之前先进行目标检测的做法，并且使用改进的轻量级UNet进行语义分割。为了可靠地评价所提出模型的分割结果，除了常用的语义分割评价指标外，本研究还引入了统计方法来衡量模型在样本间性能的稳定性。实验结果表明，所提出的两阶段图像分割策略能有效处理复杂背景下的小目标。与现有的语义分割方法相比，MRUNet在相同条件下具有更好的稳定性和细节处理能力。本研究可以为昆虫幼虫识别提供高质量的图像数据。

农作物害虫的传播扩散和气候变化下农作物和害虫之间复杂的相互作用威胁着全球粮食安全。窄缘施夜蛾是中国南方新发的马铃薯害虫，在中国马铃薯产区造成马铃薯减产和质量下降，对窄缘施夜蛾的早期预警监测可以对中国的农业生产起到保护作用。本研究利用最优的MaxEnt模型识别气候变化情景下窄缘施夜蛾在中国的潜在地理分布区，为预防窄缘施夜蛾造成进一步危害提供基础。研究结果表明，最优的MaxEnt模型准确性高于默认设置的MaxEnt模型。最冷月最低温度，最干月降水量，最冷季度降水量和人类影响指数对窄缘施夜蛾的潜在地理分布有着显著的影响。窄缘施夜蛾的高度和中度适宜生境主要位于中国东部和南部地区。气候变化情景下，窄缘施夜蛾在中国的潜在地理分布区将会缩小，主要表现为高度适宜生境转化为中度适宜生境。从现代气候条件下到2030年，窄缘施夜蛾的潜在地理分布中心呈向东北方向和高纬度地区迁移的趋势。马铃薯种植区的田间覆膜为窄缘施夜蛾的生存提供了有利的微气候，我们应更加重视窄缘施夜蛾的早期预警工作，防止其在中国冬种马铃薯区域进一步扩散。

寄生性天敌是生态群落中的关键调节因子，已被广泛应用于害虫生物防治中。草地贪夜蛾，俗称秋粘虫，近年来入侵我国，对农业生产造成巨大的经济损失。中华甲虫蒲螨是近年来新发现的一种外寄生螨，在防控多种重大农业害虫中具有很大潜力。因此，本论文研究中华甲虫蒲螨对寄主草地贪夜蛾的寄生潜能，评价中华甲虫蒲螨亚致死密度对草地贪夜蛾亲代和子代适合度，及其对寄主细胞免疫和体液免疫的影响。结果表明，40头中华甲虫蒲螨能致死5龄草地贪夜蛾幼虫。因多数草地贪夜蛾幼虫能存活至成虫期并交配产出后代，5头和10头中华甲虫蒲螨寄生被认为能对寄主造成亚致死效应。中华甲虫蒲螨亚致死密度寄生能降低草地贪夜蛾蛹重、羽化率和产卵量，并延长其发育历期和寿命。10头和40头中华甲虫蒲螨寄生能破坏草地贪夜蛾的细胞免疫和体液免疫。本研究首次证实寄生螨寄生能对寄主免疫反应产生负面影响。此外，该研究还揭示了寄生螨的生防潜能及其与寄主的相互作用关系。

许多蛾类的两性化学通信通常具有显著的地理差异性，因此进一步明确特定地理种群的性信息素系统有益于提高害虫防治效果。本研究系统分析了中国新疆地区亚洲玉米螟种群的性信息素产生与行为反应。已知该雌蛾性腺中可合成(Z)-12-tetradecenyl acetate (Z12-14:Ac)，(E)-12-tetradecenyl acetate (E12-14:Ac)和n-tetradecyl acetate (14:Ac)三种主要成分，且三组分的比例呈现显著的地理性差异。前两种组分一般认为是该物种的性信息素，而14:Ac在不同地理种群中的行为调控功能不同。对新疆种群的性信息素鉴定定量分析表明雌蛾腺体中Z12-14:Ac与E12-14:Ac的平均比例以及14:Ac在三组分中的平均占比分别为60.46% (SD=5.26) 和25.00% (SD=7.37)，且两种比例数据呈正态或近正态分布。玉米田中的诱捕试验表明诱芯中添加近似腺体比例的双组分(Z12-14:Ac和E12-14:Ac)与三组分诱捕量均最大，而偏离腺体比例诱捕量均降低。最佳比例三组分的诱捕量显著高于最佳比例的双组分，因此14:Ac为本地种群的性信息素成分。此外，诱芯中最佳比例的三组分剂量在200 到 350 μg之间活性较高。本研究为亚洲玉米螟性信息素通信的地理差异提供了更多信息，并为提高新疆种群的性信息素监测与防治效果提供依据。

外来入侵蚂蚁是世界范围内最具侵略性、竞争性和广泛的外来入侵物种之一。小火蚁Wasmannia auropunctata是太平洋地区最具威胁性的外来入侵蚂蚁，被列入 "世界100种恶性外来入侵物种"，已经在全世界许多国家和岛屿上建立了种群。最近在我国东南地区发现了小火蚁的野生种群，对我国的农业、经济、环境、和公共健康构成了巨大的潜在威胁。识别小火蚁在我国的潜在地理分布可以明确可能面临入侵风险的地区。因此，我们根据小火蚁的全球分布记录和生物气候变量，利用集合模型预测了气候变化下其在我国的地理分布格局。我们的研究结果表明，在八个物种分布模型中，ANN、FDA、GBM和RF比CTA、GLM、SRE和MaxEnt更准确。ANN、FDA、GBM和RF的平均TSS值分别为0.820、0.810、0.843和0.857，平均AUC值分别为0.946、0.954、0.968和0.979。集合模型的平均TSS和AUC值分别为0.882和0.972，表明集合模型的预测结果比用单一模型的预测结果更可靠。在现代和未来气候条件下，小火蚁在我国的潜在地理分布主要位于南部地区。在气候变化情景下，小火蚁的地理分布有着向高纬度地区转移的趋势。小火蚁在我国的地理分布格局主要受温度变量影响，温度年较差（bio7）和最热季度平均温度（bio10）是影响小火蚁地理分布的重要环境变量。小火蚁在我国南部地区有着广泛的潜在入侵风险区域，因制定小火蚁在我国南方地区的的早期预警、监测、预防和控制策略。

探究真菌生物农药、化学农药对苜蓿主要害虫（蚜虫、蓟马）防治效果以及对苜蓿干草生产及品质的影响。在我国苜蓿主栽区河北省、宁夏回族自治区、新疆维吾尔自治区分别选取典型试验点，采用五点取样法、高效液相色谱法以及近红外线检测法分别测定了真菌生物农药及化学农药对蚜虫、蓟马的防治效果，农药残留程度以及苜蓿干草酸性洗涤纤维、中性洗涤纤维、蛋白质、相对饲喂价值等品质指标。化学农药在短时间内对蚜虫和蓟马的防治效果显著优于真菌生物农药，真菌生物农药的持效期显著高于化学农药，施药后14天各地区的蚜虫校正死亡率均在50%以上。农药残留分析表明，各类药剂安全间隔期后的残留剂量均在允许范围之内。在河北地区，真菌生物农药处理后的苜蓿干草中酸性洗涤纤维以及中性洗涤纤维的含量显著低于化学药剂处理，蛋白质含量高于化学药剂处理。各处理中，绿僵菌处理下苜蓿干草相对饲喂价值最高。在产量方面，各地区真菌生物农药处理下的苜蓿干草产量高于化学农药处理。在苜蓿防治过程中可采用真菌生物农药+化学农药混用的防治模式，既可以在短时间内对苜蓿虫害防治起到较好的防治效果，又可以提高苜蓿干草产量、相对饲喂价值，降低农药使用安全风险。该研究探究了真菌生物农药以及化学农药对蚜虫、蓟马的防治效果以及不同农药处理下农药残留程度以及苜蓿干草品质及产量的变化，为探索不同区域苜蓿害虫综合防控模式、减施化学农药、提升饲草品质提供了较为全面的数据支撑。

甘薯小象虫（Cylas formicarius （Fab.）（Coleoptera: Brentidae））是一种以甘薯（Ipomoea batatas（L.）Lam.（Solanales: Convolvulaceae））为食的害虫，每年造成巨大的经济损失。然而，目前还没有找到安全有效的方法来保护甘薯免受甘薯小象甲的侵害。昆虫侵害诱导的植物挥发物（HIPVs）能激活多种防御的生物活性，但它们在甘薯中的形成和防御机制仍未清晰。为了明确甘薯中合成的防御性HIPVs，我们监测了虫侵害过程中甘薯挥发物的释放动态。通过稳定同位素示踪以及转录和代谢水平的分析，揭示了候选HIPVs的生物合成途径和调控因子。最后，对候选HIPVs的抗虫活性和防御机制进行了评估。本研究表明，(Z)-3-己烯基乙酯（z3HAC）和别罗勒烯由甘薯小象甲诱导合成，具有明显的昼夜节律。本文还首次报道了Ipomoea batatas ocimene synthase（IbOS）是别罗勒烯合成路径的基因。昆虫侵害造成的损伤促进了底物 (Z)-3-己烯醇的积累，并上调了IbOS的表达，从而分别导致z3HAC和别罗勒烯含量的增加。z3HAC和别罗勒烯气体分子能激活临近植株对甘薯小象甲的防御能力。本研究提供了关于甘薯防御性挥发物的形成、调控和信号转导机制的信息，对于建立有效的甘薯小象甲防治措施具有重要意义。

入侵生物草地贪夜蛾Spodoptera frugiperda (J. E. Smith) 2018年侵入亚洲后，在热带和南亚热带地区定殖，并于春、夏季随季风迁入东北亚地区大范围发生为害，对亚洲国家玉米生产造成重大影响。以往的研究表明，这种害虫的入侵会改变玉米害虫的种间关系，但对玉米害虫管理的实际影响尚不清楚。本研究旨在通过对中国云南省和广西壮族自治区玉米生产小农户的调查访谈，探究2017-2021年期间中国云南省和广西壮族自治区草地贪夜蛾周年发生区玉米虫害发生及农药使用的变化情况。研究结果表明，草地贪夜蛾入侵定殖后，已取代亚洲玉米螟Ostrinia furnacalis、斜纹夜蛾Spodoptera litura、小地老虎Agrotis ypsilon和玉米蚜虫Rhopalosiphum maidis等传统害虫，演替为玉米害虫的优势种类。玉米害虫防治农药的种类已由毒死蜱、高效氯氟氰菊酯和啶虫脒等变为对草地贪夜蛾有较高防效的甲氨基阿维菌素苯甲酸盐类农药。玉米害虫防治用药次数由平均每季5.88次增加到7.21次，夏秋季玉米用药量明显高于冬春季玉米，施药成本增加35%以上。本研究明确了草地贪夜蛾入侵对中国热带、南亚热带地区玉米害虫种群演替和化学农药使用的影响，为调整玉米害虫区域性防治策略提供了依据。

JAK/STAT（Janus kinase/signal transducers and activators of transcription）是无脊椎动物重要的先天免疫信号通路，细胞因子受体Domeless是其上游通路的核心组分。分析发现，桔小实蝇有3个Domeless受体（BdDomeless1、BdDomeless2和BdDomeless3），均具有5个纤连蛋白Ⅲ型（FN Ⅲ）胞外结构域和1个跨膜结构域，且在成虫期高表达，并对病原物侵染具有一定的诱导响应。进一步分析发现，仅BdDomelss3在关键免疫组织脂肪体中显著高表达，并能够响应类共生病毒的侵染；RNAi靶向BdDomeless3可促进Bactrocera dorsalis cripavirus（BdCV）和Bactrocera dorsalis picorna-like virus（BdPLV）复制，说明细胞因子受体BdDomeless3参与抵抗桔小实蝇类共生病毒的复制过程，暗示JAK/STAT通路在桔小实蝇免疫系统中具有重要作用。本研究首次对实蝇类昆虫JAK/STAT通路细胞因子受体进行了表征，并探究了BdDomeless3的免疫功能，为揭示桔小实蝇的先天免疫机制提供了新见解。

二斑叶螨是全球多种农业生态系统中普遍发生且影响极为严重的有害生物之一，目前的主要防控手段是化学杀螨剂及捕食螨天敌，然而两者兼容性较低。为有效防治该虫害，迫切需要开发新型生物农药以支持二斑叶螨的有害生物综合治理。本研究中，我们探明了高纯度抗菌代谢产物xenocoumacin 1（Xcn1）对二斑叶螨及加州新小绥螨的致死效应，明确了该化合物对叶螨的防控作用及天敌友好程度。首先，我们利用简易启动子激活化合物识别方法（easyPACId）构建了嗜线虫致病杆菌CB6的突变体，在其无细胞上清液中提取并纯化获得Xcn1代谢产物。当喷施浓度超过100μg mL^-1 的Xcn1溶液6天后，二斑叶螨成螨存活率降至不足40%，且繁殖率也降低了80%。此外，我们发现Xcn1在浓度为25μg mL^-1和50μg mL^-1时可通过抑制蜕皮中止二斑叶螨发育，但这两个浓度对其捕食螨天敌加州新小绥螨的生存和繁殖没有任何不利影响。结合实验室和半田间实验结果，我们发现抗菌代谢产物Xcn1在分子水平和种群水平上均具有控制害螨的可行性。因此，本研究提供了结合Xcn1和捕食螨两类可兼容生物控制剂进行害螨综合防治的参考模式，为叶螨绿色防控技术提供了理论基础。

草地贪夜蛾（鳞翅目：夜蛾科）是世界范围内重要的迁飞性农业害虫，自2016年以来入侵非亚洲多个国家，目前对世界粮食安全构成严重威胁。当前，草地贪夜蛾的监测和预警策略主要集中在成虫种群密度，缺乏准确预测成虫繁殖动态的信息技术平台。于是在本研究中，为了识别成虫的发育状况，我们首先利用雌性卵巢图像提取和筛选出五个特征并结合支持向量机（SVM）分类器，以及利用雄性精巢图像获取精巢的圆形特征，对成虫发育时间进行判定。然后，利用实验室测试建立了产卵动态与成虫生殖器官发育时间之间关系的模型。结果表明，雌性卵巢发育等级判断的准确率达到91%，卵巢发育时间实际值与预测值的均方误差（MSE）为0.2431，日产卵量实际值与预测值的平均误差率为12.38%。精巢直径识别误差率3.25%，雄性精巢发育时间预测值和实际值的均方误差为0.7734。综合上述研究成果，开发了草地贪夜蛾生殖发育状态识别及繁殖预测微信小程序，现已开放给植保人员使用。本研究开发了一种自动化方法，可以精准预测草地贪夜蛾种群繁殖动态，有助于建设种群监测预和警系统，供专业专家和当地群众使用。

重金属污染已经被认定为一种影响害虫生物防治效率的环境变量，但当前对重金属胁迫下寄生蜂的寄生适应度了解较少。在本研究中，Cd暴露穿过美国白蛾蛹对周氏啮小蜂的寄生适合度被调查，以及围绕寄主昆虫的先天免疫和子代蜂的氧化状态调查了Cd暴露影响美国白蛾-周氏啮小蜂互作的作用机制。结果发现，Cd可从美国白蛾蛹转移到周氏啮小蜂子代蜂，且二者的转移系数反映了一种生物放大效应。未处理组和Cd处理组之间的寄生成功率和出蜂率无显著差异。然而，寄生Cd积聚的蛹后，子代蜂的寄生适应度（例如，数量、个体大小和寿命）显著降低。Cd胁迫下，美国白蛾蛹的细胞免疫和体液免疫水平显著下降。与未处理组相比，Cd处理组子代蜂的H₂O₂含量显著增加。Cd胁迫显著抑制了子代蜂超氧化物歧化酶的活性，但显著提高了抗坏血酸和谷胱甘肽的含量。这些结果表明。Cd暴露降低了周氏啮小蜂对美国白蛾蛹的循环防控效率。Cd暴露引起的子代蜂氧化状态紊乱可能是导致周氏啮小蜂对Cd积聚美国白蛾蛹寄生适合度降低的主要原因之一。

万氏潜蝇姬小蜂（膜翅目：姬小蜂科）是潜叶蝇上的优势寄生蜂，该蜂具有两性生殖（交配且受精时产生雌蜂，未受精时产生雄蜂）和孤雌产雌生殖（雌蜂不需要与雄蜂交配而持续产生二倍体雌性后代，且其后代一般全部或主要由雌蜂组成）。作为田间的优势控害力量，研究比较两种品系的生物学特性差异是非常必要的。在本研究中，我们比较评价了两种品系的生命表参数和寄主致死率参数。结果表明，孤雌品系在生命表参数上优于两性品系。孤雌品系表现出更高的繁殖力、净增殖率、周限增长率和内禀增长率。而且，孤雌品系的净寄生致死率、净取食致死率、净叮蛰致死率和净总致死率均高于两性品系。因此，孤雌品系的种群增长速度更快，控害潜力更强。综上所述，与两性品系相比，孤雌品系在防控潜叶蝇害虫上更具应用前景。此外，由于孤雌品系无需与雄蜂交配和仅产雌蜂，降低了饲养成本，故建议在未来的生物防治应用中，应优先考虑释放和推广应用孤雌品系。

蔬菜田极易受到重金属污染。甜菜夜蛾是主要的蔬菜害虫，主要通过取食受到重金属的胁迫。本文研究了镉胁迫下甜菜夜蛾不同组织中镉的积累及其对母代和子代生长发育的影响。在不同浓度(0.2、3.2、51.2 mg kg^-1)镉的胁迫下，甜菜夜蛾各组织中镉含量与饲料中镉浓度相关。在幼虫阶段，三种镉处理中，中肠镉累积量最高，但成虫阶段，脂肪体中的镉含量最高；此外，卵巢中镉的含量显著高于精巢。甜菜夜蛾F₁代分别取食不同浓度含镉饲料，而F₂代均取食不含镉的人工饲料，在51.2 mg kg^-1镉处理下，甜菜夜蛾F₂代的幼虫存活率、化蛹率、羽化率和繁殖力较F₁代均显著下降；3.2 mg kg^-1处理后的F₂代的繁殖力也明显低于亲代。在3.2和51.2 mg kg^-1的镉胁迫下，仅雌虫受胁迫的繁殖力显著低于仅雄虫受胁迫的处理；母代在幼虫期受51.2 mg kg^-1镉胁迫后，F₂代的繁殖力显著低于F₁代，同时显著低于3.2和0.2 mg kg^-1处理下的繁殖力。该研究可作为不同重金属胁迫下的种群增长趋势预测的依据，也可为重金属污染环境风险评价提供有效参考。

The first generation of the oriental armyworm, Mythimna separata (Walker), arrives every year in northern Japan in mainly late May to early June.  Analyses of weather maps suggested that this moth’s immigration source could be eastern China, but the accuracy of those analyses was very limited due to the lack of a current standard trajectory analysis.  The management of migratory insect pests such as M. separata benefits from the identification of the migration source(s) and pathway(s) of the pests.  The present study provides a trajectory analysis for M. separata.  Backward trajectories from trap sites in northern Japan were calculated with the HYSPLIT System developed by the U.S. National Oceanic and Atmospheric Administration, taking the flight speed of M. separata and the limitation of low ambient temperature at flight height into account.  The ending times of the moth’s short and long trajectories were set at dusk on the day before and two days before the possible arrival date, respectively.  The results suggested two types of possible migration pathway: a multi-step pathway from Northeast China, the Korean Peninsula, and eastern Russia, which are destination areas of the first-generation’s migration, and a direct pathway from seasonal main emigration areas in eastern China such as Jiangsu and Shandong provinces.  These findings contribute to our understanding of the migration ecology of M. separata and can be used for the development of methods to predict the migration of this insect.