了解蚜虫和寄生蜂的生态与协同进化，以改善农田生物防治措施

寄生蜂是在自然和农业生态系统中通过调节蚜虫等草食性害虫种群发挥重要生态作用的昆虫。尽管对寄生蜂的生态和进化进行了大量研究，但迄今为止，研究忽略了寄生蜂物种和宿主物种之间生殖策略的显著差异，这部分应反映它们之间的协同进化军备竞赛。因此，我们仍然不清楚捕食者（寄生蜂）的种群动态在多大程度上适应了宿主（农作物害虫）的种群动态，反之亦然。寄生蜂物种在宿主特化程度（即它们是否能寄生一个或多个宿主物种）上也有所不同。然而，我们仍然对特化程度如何促进或损害寄生蜂在环境中的种群持久性知之甚少。此外，目前尚不清楚更零散和多样的环境是否为寄生蜂提供了避难所，而不是更同质的环境。最后，我们对农作物害虫宿主及其寄生蜂种群将如何应对预测的气候变化的理解目前非常有限，这损害了我们适应气候变化和提高农田粮食安全的能力。项目设计 - 学生将通过结合多种方法来解决这些基本问题。具体来说，学生将：1. 使用系统发育比较方法，在全球范围内对数百种寄生蜂及其宿主进行研究，从而推导出一般原则，研究（i）不同生殖策略如何在宿主和寄生蜂中进化，以及它们之间如何协同进化；（ii）宿主特化程度如何影响宿主和寄生蜂的种群动态。2. 在受控环境条件下进行植物、害虫和寄生蜂实验，以检验假设，研究它们对预测的未来气候和极端气候事件的响应。3. 进行田间试验，使用农业环境和谷物-蚜虫-寄生蜂复合体作为自然和农业环境中的模型，研究栖息地斑块化是否比均质栖息地更能支持寄生蜂种群。重要的是，该项目旨在为学生提供扩展或减少实验和田间组成部分的机会，以最适合他们的兴趣或需求。因此，该项目真正适合所有对宿主及其天敌的生态和协同进化感兴趣的人。项目产出 - 该项目的结果不仅将揭示适合在顶级期刊上发表的基础生态和进化原理，而且通过使用农业环境和谷物-蚜虫-寄生蜂复合体作为模型，它们将为更可持续的农业政策指南提供重要见解。事实上，虽然杀虫剂抗性是农作物害虫中日益严重的问题，导致产量损失、粮食不安全和经济损失，但利用寄生蜂种群的基于自然的防治方法在全球范围内日益受到推广，作为一种可以替代或减少化学杀虫剂使用的可持续害虫防治措施。然而，尽管寄生蜂在温室作物中非常有效，但它们在农田作物中的有效性是可变和不可预测的。该项目将研究可能解释寄生蜂如何、为何以及何时成功或失败地控制农作物害虫的生态原理，并将提供明确的指导方针，说明如何克服迄今为止在有效利用寄生蜂作为田间生物防治剂方面遇到的挑战。培训机会：学生将获得难得的机会，接受多种不同方法的培训，并发展独特的技能，从而提高他们的就业能力，同时获得支撑重要基础科学和应用问题的基本生物学和进化原理知识。具体来说，该项目提供了学习以下内容的机会：• 最先进的统计建模，包括系统发育比较方法；• 大数据集的数据收集和管理；• 计算能力；• 在受控环境和田间进行实验设计和实施；• 评估风险和不确定性。这些技能已被标记为学术界内外行业高度需要的技能。此外，还有机会与导师的更广泛合作网络中的同事合作。具体来说，学生可以在数学人口统计建模方面获得进一步的专业知识，以预测未来气候情景下寄生蜂和农作物害虫的人口统计响应；和/或在北爱尔兰各农场进行宿主物种和寄生蜂的分类学和采样。