生物入侵是生物多样性丧失和生态系统功能衰退的最主要因素之一。研究物种成功入侵的机制能够为有效防控外来物种提供理论基础。物种间的相互作用研究一直以来是提出新入侵假说或机制的核心基础。以共生微生物促进外来物种入侵性的“共生入侵”模式在入侵生态学体系中已逐步被发现是广泛现象，这一全新入侵模式是研究多物种协同作用新机制的理想平台，而种类丰富的微生物在外来物种成功入侵中的生态作用有待于全面揭示。外来入侵种需面临入侵地的“生物抵御”作用，而入侵种能否成功定殖在某种程度上就取决于本地群落的抵御强弱。“共生入侵”模式虽有其优势，但也被认为更易受到“生物抵御”作用的影响。共生微生物在物种入侵性和本地群落“生物抵御”能力之间的调控作用，将决定外来物种的入侵进程;而这方面的研究还未有报道。红脂大小蠹Dendroctonus valens（Red Turpentine Beetle，RTB）是我国重要林业入侵害虫，随其从北美共同入侵到中国的伴生真菌Leptographium procerum，因形成比原产地种群更高的致病性和诱导油松产生更高水平的RTB聚集信息物质3-蒈烯，被认为是推动RTB在中国成功入侵的重要因素。本文旨在探索这一“共生入侵”复合体与本地寄主油松、本地伴生丝状真菌以及微生境中其它类型微生物如酵母和细菌之间的复杂多物种协同作用机制，进而揭示其入侵成功的潜在新机制。研究结果主要有以下几方面:　　红脂大小蠹在入侵地中国的ophiostomatoid伴生真菌群落组成与其在原产地北美的真菌群落十分不同，大部分物种包括Ophiostoma rectangulosporium、O.minus（European variety）、L.pini-densiflorae、L.sinoprocerum、L.truncatum和Hyalorhinocladiella pinicola等在其原产地北美所在生境从未被发现。在这些新携带上的本地伴生真菌中，H.pinicola、L.truncatum和L.sinoprocerum，诱导寄主油松双萜酸化学防御反应的能力显著不同于其它伴生真菌;相对于入侵性真菌L.procerum，这三种本地伴生真菌持续诱导油松产生更高浓度的脱氢枞酸、松香酸、长叶松酸、左旋海松酸和新松香酸。松香酸是双萜酸中诱导水平最高的成分，对本地伴生真菌的抑制作用十分强烈，而对入侵性真菌L.procerum作用稍弱。L.procerum是RTB幼虫的营养共生真菌，但其生长被本地伴生真菌所竞争抑制;然而，在松香酸存在下，L.procerum所受的竞争抑制显著缓解。L.procerum能够适应由本地伴生真菌诱导油松产生的非挥发性防御物质双萜酸，使自身适合度相对提升;考虑到L.procerum对RTB幼虫的重要意义，因此可能间接有利于RTB在油松上的定殖。　　然而，RTB-L.procerum入侵共生复合体无法适应寄主油松的另一类重要诱导化学防御——酚类防御，此时本地伴生真菌—寄主—入侵性真菌三者互作机制不能帮助解释其在油松的成功定殖，意味着更多潜在的参与者需要被揭示。本地伴生真菌H.pinicola、L.truncatum和L.sinoprocerum，相比于入侵性伴生真菌L.procerum，显著诱导油松产生高浓度的酚类防御性物质——柚皮素。相较于本地伴生真菌，入侵性真菌L.procerum的生长对柚皮素浓度上升更为敏感。柚皮素不仅表现出抗真菌效应，还具有强拒食效应，RTB定殖行为和生长发育等指标均显著地被提升的柚皮素所抑制。然而，RTB各生活史阶段的坑道粗提液，包括成虫坑道、卵坑道和幼虫（蛹）坑道，相对于油松健康韧皮，均表现出显著的高降解柚皮素能力。将坑道粗提液通过0.22μm滤膜后，其降解柚皮素的能力急剧下降，说明粗提液中的微生物对柚皮素降解能力起主要作用。柚皮素对粗提液中的微生物不仅无害，反而还促进其生长。这三种本地伴生真菌在侵染部位几乎将油松主要环醇类物质松醇耗尽，而相比之下，入侵性真菌L.procerum诱导油松保留更高浓度的松醇。松醇的存在不仅能够促进坑道粗提液中的微生物生长，还进一步显著提升其降解柚皮素的能力。以柚皮素为唯一碳源进行选择性分离培养坑道粗提液中的微生物，共分离到22种微生物，其中14种为细菌(α-变形菌门、β-变形菌门、γ-变形菌门和拟杆菌门)，8种为酵母（子囊菌门和担子菌门）。能显著地降解柚皮素的（72 h内）为8种细菌，包括Novosphingobium sp.、Phyllobacterium myrsinacearum、Burkholderia sp.、Enterobacteriaceae bacterium、Pseudomonas sp.1、Pseudomonas sp.2、Rahnella aquatilis和Sphingobacteriabacterium以及所有8种酵母，Cyberlindnera americana、Kuraishia molischiana、Lecythophora hoffmannii、Leotiomycetesyeast、Agaricostilbomycetesyeast、Cryptococcus albidus、Rhodotorula mucilaginosa和Rhodotorula philyla。这些柚皮素降解活性微生物与RTB-L.procerum入侵共生复合体有着紧密的共存关系。本地伴生真菌—油松—RTB—入侵性真菌—细菌/酵母之间跨四界多物种协同作用机制揭示出RTB-L.procerum可能通过克服来自本地真菌群落的“生物抵御”实现在中国的成功入侵。　　坑道柚皮素降解活性微生物的功能发挥不可避免受到微生物之间或微生物与坑道环境等相互作用的影响，单种微生物在物种层面的功能无法准确反映出坑道微生物菌群在群落水平上功能运作的复杂性。本文发现，对红脂大小蠹入侵成功具有潜在重要意义的柚皮素降解能力，在各生活史阶段坑道样本间均体现出天然的高变异度，而这一功能差异与坑道微生物群落结构变化之间的联系需要被揭示。利用细菌16S和真菌ITS pyrosequencing技术，本文得到野外被侵染油松每个相应RTB坑道中的细菌群落和真菌群落组成，发现无论是细菌群落还是真菌群落的α-多样性指数，均无法解释坑道样本间的柚皮素降解活性差异。但是，通过多变量分析，细菌群落组成的变异与相应坑道样本的降解柚皮素活性有显著的关联，而真菌群落组成的变异和降解柚皮素活性无显著相关性，表明从群落水平看，坑道细菌而非真菌为野外RTB坑道降解活性异质性的主因。虽然在物种水平，酵母物种具有明显的柚皮素降解能力;然而，在群落水平，真菌群落结构（大约80％的reads被归类为酵母）的动态变化并不与降解能力差异相关联。进一步分析并结合生测表明，革兰氏阴性细菌如来自Sphingomonadaceae科的Novosphingobium属和来自 Xanthomonadaceae、Chitinophagaceae及Pseudomonadaceae科的一些属在高降解活性坑道富集，意味着这些类群在群落中丰度上升将导致RTB坑道降解能力提高;相反，革兰氏阳性细菌如来自Streptococcaceae科的Lactococcus属，Leuconostocaceae科的Leuconostoc属及Microbacteriaceae科的Microbacterium属在低降解活性坑道富集，暗示着这些细菌类群不能促进降解甚至可能通过微生物间生物互作负调控某些类群如Burkholderia和Frateuria属的降解能力。通过群落生态学分析表明，以分离培养、单一共生微生物功能鉴定、相对丰度和频率为原则的传统“共生入侵”体系研究方法，有着难以忽视的局限性，而本文所展现的共生微生物群落水平结构与功能关联分析方法，在一定程度上能够弥补传统研究方法的局限。　　综上所述，本论文以红脂大小蠹的多种类型共生微生物为核心，从物种间相互作用、入侵生态学理论和入侵生态学方法学三个层面，全面提升了以种间互作为内核的“共生入侵”模式在研究外来昆虫入侵机制中的重要性，为林业入侵害虫综合治理提供了新的理论基础。