林業(yè)外來入侵生物溯源技術(shù)研究進(jìn)展與展望

石娟覃責(zé)實(shí)趙佳強(qiáng)

(1.北京林業(yè)大學(xué)林木有害生物防治北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100083；2.北京林業(yè)大學(xué)中法歐亞森林入侵生物聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室，北京 100083)

在世界自然保護(hù)聯(lián)盟公布的全球100種最具威脅的外來物種中，入侵我國的就有50余種。當(dāng)前我國已確認(rèn)的入侵物種有660余種，其中大面積危害且嚴(yán)重的達(dá)100多種；《中國經(jīng)濟(jì)周刊》2020年8月4日?qǐng)?bào)道稱，每年造成直接經(jīng)濟(jì)損失逾2 000億元。松材線蟲Bursaphelenchus xylophilus、美國白蛾Hyphantria cunea等重大外來林業(yè)有害生物持續(xù)擴(kuò)散且危害嚴(yán)重；此外，新發(fā)、突發(fā)外來物種入侵形勢(shì)也非常嚴(yán)峻。21世紀(jì)初以來，每年新發(fā)、突發(fā)5～6種，累計(jì)傳入我國的農(nóng)林入侵物種達(dá)103種，是20世紀(jì)80年代的10倍以上。潛在入侵物種基數(shù)大，“十三五”期間，口岸截獲有害物種累計(jì)8 000余種360萬批次，分別是20年前的9.8倍和51.5倍。重大外來入侵物種肆意擴(kuò)散蔓延，新發(fā)、突發(fā)入侵物種頻頻犯關(guān)，已嚴(yán)重威脅到我國林業(yè)安全、生態(tài)安全、林產(chǎn)品貿(mào)易安全和人畜健康[1-2]。

在全球氣候變暖的背景下，預(yù)計(jì)會(huì)有更多的地區(qū)將隨著溫度的升高而變得更加適合林業(yè)入侵有害生物的生存繁殖，特別是昆蟲，因具有高繁殖率、極強(qiáng)的生理耐受性和極易傳播擴(kuò)散飛行等特性，使其對(duì)林業(yè)具有更大的危害性[3]。因此林業(yè)入侵有害生物溯源追蹤對(duì)我國的林業(yè)生產(chǎn)安全和生態(tài)環(huán)境建設(shè)具有重要意義。

筆者使用軟件VOS viewer對(duì)林業(yè)外來有害生物溯源領(lǐng)域內(nèi)近10年發(fā)表的文章進(jìn)行聚類分析，基于大數(shù)據(jù)的文獻(xiàn)檢索結(jié)果將關(guān)鍵詞聚為一個(gè)大的群簇。其中，群簇的中心詞“geographical origin(地理來源)”與“classification(分類)”以及“trace(溯源)”緊密地聚集在一起，常用于溯源的分析元素如“stable isotope(穩(wěn)定同位素)”、“microbial communities(微生物群落)”、“chemical composition(化學(xué)組成)”等也聚集在中心詞附近(圖1)。

圖1 基于VOS viewer對(duì)溯源技術(shù)近10年文章的聚類分析Fig.1 Cluster analysis of articles in traceability field in recent 10 years based on VOS viewer

溯源往往和安全問題緊密聯(lián)系在一起，溯源在生物安全領(lǐng)域的意義可以從“目的”和“功能”的角度分別闡述。從目的角度來看，溯源可以識(shí)別擴(kuò)散源頭從而阻斷其傳播途徑；從功能角度來看，溯源可以對(duì)有害生物的傳播和擴(kuò)散歷史進(jìn)行復(fù)盤，還可以為生物防治提供線索和途徑。對(duì)于外來種的溯源，國外研究機(jī)構(gòu)多利用多組學(xué)等遺傳學(xué)分析方法，研究入侵物種的分子溯源追蹤技術(shù)，評(píng)估入侵物種在氣候變化下的生態(tài)適應(yīng)性和跨境傳播擴(kuò)散規(guī)律，以便有效預(yù)測(cè)其未來發(fā)生和流行風(fēng)險(xiǎn)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)入侵物種的早期發(fā)現(xiàn)、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、精準(zhǔn)溯源或狙擊攔截。入侵生物溯源流程圖見圖2。

圖2 入侵生物溯源流程Fig.2 Flow of invasive organism traceability

生物在環(huán)境中的擴(kuò)散和傳播是一個(gè)復(fù)雜的過程。以昆蟲為例，既有探索性的無序運(yùn)動(dòng)(擴(kuò)散)與固有的長期定向運(yùn)動(dòng)(遷移)[4]，同時(shí)由于人為因素的介導(dǎo)，使得這個(gè)過程更加復(fù)雜。除此之外，入侵生物的體型可能很小，例如病原微生物、植物的根莖或種子、以及大部分昆蟲等。這些因素構(gòu)成了外來入侵生物溯源中所面臨的幾個(gè)難題:1)外來物種無法進(jìn)行人工標(biāo)記，只能依靠自然標(biāo)記元素進(jìn)行溯源分析；2)對(duì)于新發(fā)入侵物種，其分布范圍和數(shù)量可能非常有限，導(dǎo)致用于實(shí)驗(yàn)檢測(cè)或分析的樣品量可能很??；3)入侵物種所處的野外生境復(fù)雜，對(duì)于實(shí)驗(yàn)檢測(cè)和判別分析存在較多干擾。

1 外來入侵生物溯源追蹤技術(shù)研究進(jìn)展

目前，國內(nèi)外已經(jīng)開發(fā)出了物理、化學(xué)以及生物學(xué)等多種標(biāo)記手段，用于外來物種的溯源。理想的溯源技術(shù)是與有害生物的生物學(xué)習(xí)性相一致的，具有低成本、高時(shí)效并且易于操作的特點(diǎn)。

1.1 文獻(xiàn)溯源

文獻(xiàn)溯源是基于已發(fā)表的論文和各省市縣林業(yè)及森防部門的報(bào)道資料，以及機(jī)場(chǎng)口岸、港口口岸的檢疫截獲報(bào)告等文字材料，然后按照時(shí)間和地點(diǎn)整理入侵生物的暴發(fā)時(shí)間節(jié)點(diǎn)，從而總結(jié)出入侵物種的大致擴(kuò)散趨勢(shì)，重塑入侵路線。

萬宣伍通過文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)桔小實(shí)蠅Bactrocera dorsalis于1912年首次在我國臺(tái)灣報(bào)道發(fā)現(xiàn)，而后于1934年在海南發(fā)現(xiàn)其危害，1950—1970年，在我國的廣東、廣西、云南等地相繼暴發(fā)，而后在華南、西南各地大范圍的擴(kuò)散；自21世紀(jì)初以來，桔小實(shí)蠅呈現(xiàn)出向北推移的趨勢(shì)，在湖北、重慶、浙江等地被報(bào)道；基于文獻(xiàn)記錄，桔小實(shí)蠅在我國的擴(kuò)散源頭為臺(tái)灣，表現(xiàn)出從沿海到內(nèi)陸、從南到北的擴(kuò)散趨勢(shì)[5]。

王瑞基于文獻(xiàn)報(bào)道和標(biāo)本記錄將紫莖澤蘭Ageratina adenophora在我國的擴(kuò)散路徑進(jìn)行重塑。20世紀(jì)40年代在云南省首次發(fā)現(xiàn)紫莖澤蘭，1960—1969年其從云南南部向東北部擴(kuò)散，70年代中期紫莖澤蘭已經(jīng)擴(kuò)散到了貴州省的西部南部和廣西西部，70年代末期紫莖澤蘭向北擴(kuò)散至四川省南部的鹽源縣，2003年重慶市和湖北省秭歸縣也發(fā)現(xiàn)其危害[6]。

已發(fā)表的文獻(xiàn)和官方的報(bào)告是相對(duì)真實(shí)可靠的資料，相較于其他溯源方法更具有說服力，呈現(xiàn)方式也更加直觀。但是文獻(xiàn)記錄的資料往往并不全面，因此在實(shí)際應(yīng)用中，常將文獻(xiàn)溯源與其他溯源方法聯(lián)合進(jìn)行分析。

1.2 軌跡分析溯源

當(dāng)物體在空氣中移動(dòng)的時(shí)候，會(huì)形成特定的軌跡，而研究這種軌跡的方法就是軌跡分析。軌跡分析法最開始應(yīng)用于氣象分析領(lǐng)域，主要分析氣團(tuán)在大氣中的移動(dòng)路徑。而后，其研究對(duì)象逐步擴(kuò)展至花粉、真菌孢子、昆蟲等。借助二維乃至三維的軌跡分析模型，如拉格朗日混合單粒子軌道模型(HYSPLIT，hybrid single particle Lagrangian integrated trajectory model)，以及不同的氣象分析模型如MM5模式和WRF模式等，實(shí)現(xiàn)遷移擴(kuò)散路徑重構(gòu)，從而對(duì)研究對(duì)象的來源地進(jìn)行判別[7-8]。

軌跡分析溯源技術(shù)，需要大量的前期工作鋪墊。以昆蟲為例，需要完備的蟲情數(shù)據(jù)和準(zhǔn)確的氣象數(shù)據(jù)，這一部分?jǐn)?shù)據(jù)直接影響結(jié)果的準(zhǔn)確性。其中蟲情數(shù)據(jù)包括田間或林間捕獲量、幼蟲的發(fā)生面積和密度、越冬基數(shù)、生活史的跟蹤調(diào)查數(shù)據(jù)(主要源于病蟲測(cè)報(bào)站和植保、森保站的歷年監(jiān)測(cè)資料)，及昆蟲的飛行能力(飛行速度、飛行高度、飛行耐力等)；氣象數(shù)據(jù)主要包括風(fēng)向、風(fēng)速和溫度三要素(源于氣象站的觀測(cè)資料)。

周立陽等基于江淮稻區(qū)總共750個(gè)研究日的數(shù)據(jù)，長達(dá)10 a的觀測(cè)資料，分時(shí)間段對(duì)7個(gè)研究地點(diǎn)的稻縱卷葉螟Cnaphalocrocis medinalis給出了精確的蟲源地和概率貢獻(xiàn)，以及具體的遷飛路徑[9]；鄧曉悅等對(duì)川西高原草地貪夜蛾Spodoptera frugiperda蟲源地的軌跡分析結(jié)果表明，遷入川西高原草地貪夜蛾的蟲源地主要為云南西北部、西藏東南部和緬甸北部[10]。

劉偉等使用軌跡分析技術(shù)對(duì)小麥白粉病菌Blumeria graminisf.sp.tritici(Bgt)孢子的田間傳播距離與傳播量的初步定量分析發(fā)現(xiàn)，白粉病菌分生孢子在病害發(fā)生初期雖然傳播量較低，但在菌源中心北向和東向40 m處均可以捕捉到病菌孢子，當(dāng)菌源中心病情指數(shù)達(dá)到16.67時(shí)，距菌源中心北向20 m和東向40 m處分生孢子的捕捉量迅速增加，這表明分生孢子的田間傳播量與菌源中心病情密切相關(guān)[11]。

1.3 花粉標(biāo)記溯源

花粉標(biāo)記溯源的方法是通過鑒定研究對(duì)象所攜帶的花粉，然后基于花粉所屬植物的分布區(qū)數(shù)據(jù)，從而獲悉其來源地或過境區(qū)域[12-13]。花粉是一種非常理想的標(biāo)記元素，原因有以下3點(diǎn):1)依賴媒介生物傳粉的植物已經(jīng)進(jìn)化出能自然附著在傳粉生物體表的花粉；2)花粉外壁能夠抗高壓、高溫、腐蝕，對(duì)物理、化學(xué)和酶的降解都比較穩(wěn)定；3)花粉的形態(tài)特征包括大小、表面的紋路、萌發(fā)孔數(shù)目以及對(duì)稱性等眾多因素，基于形態(tài)學(xué)特征可將花粉鑒定至科、屬，有的甚至可以鑒定到種。

受到生長發(fā)育條件的限制，自然界中的大多數(shù)植物有其獨(dú)特的分布區(qū)域，在研究中通常將附著生物表面的花粉作為溯源追蹤的間接證據(jù)[14]。但是，該方法只適用于大尺度的分析，即花粉來源地必須在遠(yuǎn)離攜粉生物被捕獲的地區(qū)。Hendrix等在美國阿肯色州采集了一批被信息素誘捕器誘捕的玉米夜蛾Heliothis zea，而這些玉米夜蛾68%的個(gè)體都攜帶有朱纓花屬Calliandraspp.或猴耳環(huán)屬Pithecellobiumspp.植物的花粉，這些植物離誘捕地點(diǎn)最近的地方是得克薩斯州，這表明這些夜蛾至少遷徙了1 207 km[14]。

盡管將花粉作為自然標(biāo)記具有一定的優(yōu)勢(shì)，但這種方法在外來物種溯源的研究中受到的關(guān)注有限，有幾個(gè)因素限制其廣泛應(yīng)用。1)研究對(duì)象只能是有訪花習(xí)性的生物；2)花粉分析成本高、耗時(shí)長、過程繁瑣，需要花粉分類學(xué)方面的專業(yè)知識(shí)[15]；3)花粉作為一種生物標(biāo)記物的實(shí)用性可能會(huì)受到開展研究的時(shí)間影響[13-14]。

1.4 分子標(biāo)記溯源

由于地理隔離或其他環(huán)境因子的差異，入侵生物會(huì)發(fā)生遺傳變異，而這些遺傳變異則成為一種獨(dú)特的自然標(biāo)記。分子標(biāo)記溯源是一種基于分子標(biāo)記技術(shù)分析不同地理種群之間的遺傳信息的差異，從而獲得外來物種擴(kuò)散、傳播、起源和種群關(guān)系等相關(guān)信息的技術(shù)[16]。其中，代表性技術(shù)有DNA條形碼技術(shù)、限制性片段長度多態(tài)性技術(shù)(RFLP，restriction fragment length polymorphism)、隨機(jī)擴(kuò)增多態(tài)性DNA(RAPD，random amplified polymorphism DNA)、微衛(wèi)星標(biāo)記(SSR，simple sequence repeats)、環(huán)介導(dǎo)恒溫核酸擴(kuò)增技術(shù)(LAMP，loop-mediated isothermal amplification)、重組酶聚合酶擴(kuò)增技術(shù)(RPA，recombinase polymerase amplification)等。 此外，隨著第三代測(cè)序技術(shù)例如納米孔外切酶測(cè)序(nanopore)、實(shí)時(shí)單分子 DNA測(cè)序(SMRT，single molecule real-time)等的出現(xiàn)，大幅提高了檢測(cè)的精準(zhǔn)度和時(shí)效性。

進(jìn)行分子溯源的關(guān)鍵是選取合適的遺傳標(biāo)記，既需要相對(duì)高的多態(tài)性以闡明不同地理種群的差異性，同時(shí)還需要足夠的穩(wěn)定性。左伊凡等基于舞毒蛾Lymantria disparLinnaeus 9個(gè)核基因的微衛(wèi)星位點(diǎn)對(duì)全球23個(gè)地區(qū)舞毒蛾的遺傳結(jié)構(gòu)和多樣性進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，歐洲型舞毒蛾可能已經(jīng)入侵到中國；同時(shí)推測(cè)少量的舞毒蛾日本亞種已經(jīng)被傳入到俄羅斯遠(yuǎn)東地區(qū)[17]。汪青桐等基于松材線蟲的SNP位點(diǎn)對(duì)我國華東地區(qū)6個(gè)省共67份松材線蟲樣品的分析結(jié)果表明，大部分華東地區(qū)的松材線蟲種群間具有相同的傳播來源，并且以蘇皖為中心向外擴(kuò)散[18]。

由于分子標(biāo)記溯源技術(shù)不受研究對(duì)象種類的限制，分析所需要的生物量很小，且用于對(duì)比分析的基因數(shù)據(jù)庫建設(shè)完備，是目前溯源研究中使用最廣泛的方法。但是，分子標(biāo)記技術(shù)仍然受到一些因素的制約。1)分子溯源的結(jié)果依賴于采樣的覆蓋度，若分析使用的種群不完整，將導(dǎo)致溯源結(jié)果出現(xiàn)偏差；2)隨著標(biāo)記基因的選取不同，結(jié)果往往也存在一定的差異，曾經(jīng)出現(xiàn)過線粒體基因和核基因分子分析結(jié)果不一致的情況[19]。

1.5 穩(wěn)定同位素溯源

穩(wěn)定同位素技術(shù)是涉及多個(gè)科學(xué)領(lǐng)域(包括生態(tài)學(xué)、地球科學(xué)等)，分析方法涉及統(tǒng)計(jì)方法(包括聚類分析、判別函數(shù)分析等)的新型溯源技術(shù)。生物體的同位素組成與元素利用率、自身的代謝方式以及生命活動(dòng)周期等因素息息相關(guān)。生物體組織中的穩(wěn)定同位素組成反映了當(dāng)?shù)厥澄锞W(wǎng)的特征。反之，食物網(wǎng)的同位素特征可以傳遞給在這些食物網(wǎng)中取食的消費(fèi)者[20-21]。在不同食物網(wǎng)之間移動(dòng)的生物可保留先前取食位置的同位素信息，而同位素信息被保留的時(shí)間取決于相關(guān)聯(lián)組織的元素周轉(zhuǎn)率[22]。一些角質(zhì)組織如鳥類的羽毛、昆蟲的外骨骼在合成后是代謝惰性的物質(zhì)，可以較長時(shí)間地保留它們被合成時(shí)位置的同位素信息[23]。Hobson等利用碳、氫穩(wěn)定同位素技術(shù)追蹤了北美洲黑脈金斑蝶Danaus plexippus的遷徙規(guī)律[24]；Hungate等利用氫穩(wěn)定同位素技術(shù)追溯到在美國俄勒岡州的波特蘭國際機(jī)場(chǎng)截獲的日本麗金龜Popillia japonica來源于美國本土的東南部[25]。

使用穩(wěn)定同位素技術(shù)溯源需要注意:1)同位素分析需要相對(duì)大量的樣本量，對(duì)于體型較小的生物進(jìn)行質(zhì)譜法分析時(shí)，必須將單獨(dú)的個(gè)體匯集起來，否則無法實(shí)現(xiàn)對(duì)單個(gè)生物體的分析；2)穩(wěn)定同位素的指示結(jié)果依賴于所選擇的同位素的地理分布模式，仍有許多同位素的地理規(guī)律并不明確；3)F1代幼蟲取食當(dāng)?shù)氐闹参?，F(xiàn)1代成蟲的穩(wěn)定同位素特征就與當(dāng)?shù)丨h(huán)境的同位素特征相匹配，但是當(dāng)F2代的幼蟲取食新地點(diǎn)的植物，那么F2代成蟲的同位素特征就會(huì)反映新的環(huán)境特征。通過對(duì)成蟲同位素的測(cè)定，即可分析出幼蟲的來源地，以判別其是否在當(dāng)?shù)囟ㄖ??；谠撎匦裕€(wěn)定同位素技術(shù)適用于短期內(nèi)新發(fā)疫區(qū)的蟲源地分析。

1.6 腸道微生物溯源

與昆蟲相關(guān)的微生物菌落(例如細(xì)菌)在宿主的生存、發(fā)育和繁殖過程中起著至關(guān)重要的作用[26-27]。在許多昆蟲腸道內(nèi)都分離出具有高度多樣性的細(xì)菌種類[28-30]，而這種高度多樣性是環(huán)境因素作用的結(jié)果[31-32]。有學(xué)者認(rèn)為，特定生物的微生物群落特定于某個(gè)地理區(qū)域[33]。因此，與昆蟲相關(guān)的微生物群落(例如細(xì)菌)可能會(huì)反映其擴(kuò)散或地理來源。

由于微生物群落的復(fù)雜性，與昆蟲有關(guān)的微生物生態(tài)系統(tǒng)非常復(fù)雜[31]。同時(shí)，這些腸道微生物難以進(jìn)行體外培養(yǎng)進(jìn)而阻礙了對(duì)其多樣性和種群結(jié)構(gòu)等方面的研究。隨著PCR-DGGE以及宏基因組等技術(shù)的出現(xiàn)與發(fā)展，有效地解決了這一問題。許多研究也證明了昆蟲腸道微生物與宿主的地理分布密切相關(guān)，如2021年，Yu等對(duì)中國云南楚雄腮扁葉蜂Cephalcia chuxiongica4個(gè)地理種群的腸道微生物進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)腸道菌群的系統(tǒng)發(fā)育和多樣性與宿主的地理、遺傳距離有關(guān)，即隨著地理、遺傳距離的減小，菌群的相似性增加；反之，菌群的相似性減少[34]。

2 外來入侵生物溯源技術(shù)存在的不足

Aly Farag Ei Sheikha曾在文章中指出“廣義上科學(xué)的溯源技術(shù)并不存在，我們只能通過間接的分析手段來無限趨近真相[35]?！倍菰捶治龅膬?nèi)核就是可用于差異性判別分析的數(shù)據(jù)庫，目前只在分子溯源領(lǐng)域建有相對(duì)完備的數(shù)據(jù)庫，其他溯源方法并沒有統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫。此外，如穩(wěn)定同位素溯源技術(shù)，沒有一個(gè)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)或系統(tǒng)對(duì)不同地理種群進(jìn)行劃分，導(dǎo)致同類研究之間關(guān)聯(lián)性低。對(duì)于大多數(shù)現(xiàn)有的溯源技術(shù)而言，一開始并不是專門為了林業(yè)外來物種而設(shè)計(jì)的，導(dǎo)致林業(yè)入侵生物溯源的相關(guān)研究比較匱乏。

從原理上來講，林業(yè)入侵生物溯源技術(shù)是一種間接的分析手段，依賴于數(shù)據(jù)的擬合以及數(shù)學(xué)模型的預(yù)測(cè)。雖然每種溯源技術(shù)都有自己的優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn)，但在實(shí)際應(yīng)用中存在不足，現(xiàn)將每種溯源技術(shù)的不足之處列入表1。

表1 現(xiàn)有溯源技術(shù)的不足Tab.1 Shortages of existing traceability technology

3 溯源追蹤技術(shù)在林業(yè)外來入侵生物防控領(lǐng)域的應(yīng)用前景和建議

隨著我國改革開放的不斷深入，自由貿(mào)易港和“一帶一路”等對(duì)外開放建設(shè)的實(shí)施，國外危險(xiǎn)性有害生物隨著貿(mào)易物流傳入我國的風(fēng)險(xiǎn)越來越高，外來入侵生物的精準(zhǔn)溯源成為解決國際貿(mào)易爭(zhēng)端中最重要的科學(xué)證據(jù)。因此，不斷強(qiáng)化外來入侵生物溯源追蹤能力勢(shì)在必行，以便應(yīng)對(duì)各種挑戰(zhàn)。

3.1 建立不同種類、不同地域來源入侵生物的有效溯源指標(biāo)體系

在溯源中最重要的環(huán)節(jié)是建立可以識(shí)別不同地理類群的數(shù)據(jù)庫，例如分子溯源的GenBank、European Molecular Biology Laboratory和DNA Data Bank of Japan等，為基因數(shù)據(jù)分析比對(duì)提供了強(qiáng)大的支撐。其他的溯源技術(shù)例如軌跡分析溯源、穩(wěn)定同位素溯源雖然有比較多的研究群體，但是各研究人員所得到的數(shù)據(jù)并沒有在一個(gè)數(shù)據(jù)庫收錄匯總，同時(shí)缺乏統(tǒng)一的判別標(biāo)準(zhǔn)對(duì)不同的地理種群數(shù)據(jù)進(jìn)行劃分，導(dǎo)致眾多國內(nèi)林業(yè)入侵生物溯源追蹤的結(jié)果之間沒有可比性，只能作為單獨(dú)的研究成果。限于資料共享的局限性，導(dǎo)致了目前我國林業(yè)入侵生物溯源對(duì)象種類、數(shù)量較少，方法、模型運(yùn)用單一的狀況。在信息共享化和開放化的時(shí)代背景下，應(yīng)充分利用這種便利條件建立我國的林業(yè)外來入侵物種數(shù)據(jù)庫，收錄、整理入侵生物研究領(lǐng)域內(nèi)的溯源結(jié)果，同時(shí)保留樣品分析的關(guān)鍵信息，例如采集年份、采集地點(diǎn)的經(jīng)緯度及海拔等關(guān)鍵性基礎(chǔ)信息。這將使我國溯源領(lǐng)域更加規(guī)范和統(tǒng)一，對(duì)于地理溯源以及擴(kuò)散路徑重構(gòu)具有重要意義。

3.2 更新溯源模型或數(shù)據(jù)庫

以穩(wěn)定同位素溯源為例，其溯源分析的前期需要明確所研究的同位素元素在自然環(huán)境中的分布模式，且該元素在地理分布上具有可供判別分析的顯著性差異，以作為不同地理區(qū)域樣品差異性分析比對(duì)的標(biāo)準(zhǔn)。因此，這些同位素?cái)?shù)據(jù)庫的覆蓋度和精準(zhǔn)性直接影響著溯源的結(jié)果。目前絕大多數(shù)同位素的地理分布模式尚未形成數(shù)據(jù)庫，已有的同位素?cái)?shù)據(jù)庫例如由國際原子能與世界氣象組織聯(lián)合構(gòu)建的全球降水氫穩(wěn)定同位素?cái)?shù)據(jù)庫(https://wateriso.utah.edu/waterisotopes/index.html)(OIPC 3.1)，其收集的原始數(shù)據(jù)主要時(shí)間段為1960—2000年，雖然該網(wǎng)站一直在優(yōu)化數(shù)據(jù)庫算法，但是其原始積累數(shù)據(jù)面臨長期未更新的問題[36]。以分子溯源和軌跡分析溯源為例，這一類溯源技術(shù)對(duì)于數(shù)據(jù)的處理依賴于數(shù)學(xué)分析或各種判別模型，但是部分研究人員只是了解軟件所需輸入的文件類型及參數(shù)設(shè)置情況，對(duì)于模型的原理、運(yùn)行過程研究較少。對(duì)于這一領(lǐng)域的創(chuàng)新或突破是一項(xiàng)專業(yè)性強(qiáng)且工作量大的工作，需要多學(xué)科人才組成團(tuán)隊(duì)來共同努力。這一領(lǐng)域的進(jìn)步將利于相關(guān)領(lǐng)域的研究人員挖掘、對(duì)比、分析同類溯源數(shù)據(jù)，使得溯源技術(shù)的精度和應(yīng)用前景上升到一個(gè)新的高度。

3.3 拓展溯源手段和研究對(duì)象的應(yīng)用場(chǎng)景

目前溯源領(lǐng)域發(fā)表的文章主要是與農(nóng)業(yè)昆蟲相關(guān)的分子溯源，而針對(duì)林木病蟲害和雜草的溯源技術(shù)手段較為匱乏。據(jù)楊靜潔等的研究，穩(wěn)定同位素在植源性農(nóng)產(chǎn)品的溯源領(lǐng)域中展現(xiàn)出了非常理想的效果[37]，這也意味著穩(wěn)定同位素技術(shù)在林業(yè)有害雜草的溯源中具有很好的應(yīng)用前景。據(jù)此，可以多方面學(xué)習(xí)其他領(lǐng)域的相關(guān)技術(shù)，使技術(shù)突破學(xué)科的限制，從而彌補(bǔ)技術(shù)手段欠缺的現(xiàn)狀。其次，大多數(shù)溯源技術(shù)都只研究了物種的單一狀態(tài)，以昆蟲為例，大多研究成果都聚焦于成蟲，但在實(shí)際檢疫過程中，海關(guān)或口岸截獲的樣品可能還包括其他蟲態(tài)，如卵、幼蟲(不同齡期)和蛹。因此，現(xiàn)有的溯源成果能否直接應(yīng)用于其他的蟲態(tài)，以及不同的溯源標(biāo)記在各個(gè)蟲態(tài)間是否存在一個(gè)轉(zhuǎn)換比率等問題還需要進(jìn)一步探索，這對(duì)于溯源的實(shí)際應(yīng)用具有重要意義。其次，對(duì)于林業(yè)有害生物而言，研究對(duì)象從真菌，線蟲，喬木、草本植物，食葉類害蟲至蛀干類害蟲等等，其種類多樣、復(fù)雜，生物學(xué)習(xí)性跨度大，而且研究人員溯源目的和應(yīng)用場(chǎng)景也各不相同，因此在實(shí)際應(yīng)用過程中應(yīng)該綜合分析各個(gè)因素，選取合適的溯源技術(shù)手段或耦合多種溯源技術(shù)，從而達(dá)到理想的追蹤溯源效果。

3.4 加強(qiáng)國際交流合作

從國際溯源技術(shù)的發(fā)展和我國生物安全的需求來看，積極參與國際植物檢疫合作，吸收其他國家的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，以逐步建立、完善我國外來入侵生物溯源數(shù)據(jù)庫，將使我國溯源技術(shù)發(fā)展事半功倍，合作的重點(diǎn)主要為以下四個(gè)方面:一是加強(qiáng)與美國、法國、加拿大等發(fā)達(dá)國家進(jìn)行數(shù)據(jù)庫、溯源技術(shù)、分析模型等方面的交流；二是進(jìn)一步加強(qiáng)與周邊鄰國(如印度、巴基斯坦、俄羅斯、東盟各國等)在外來有害生物跨境傳播以及口岸貿(mào)易風(fēng)險(xiǎn)分析等方面的合作，與貿(mào)易伙伴積極探索構(gòu)建雙邊或多邊的疫情信息共享機(jī)制；三是與國際研究機(jī)構(gòu)就林業(yè)有害生物的基礎(chǔ)信息或氣象、環(huán)境數(shù)據(jù)資料進(jìn)行合作；四是加強(qiáng)與國際植物保護(hù)組織的合作，積極參與國際標(biāo)準(zhǔn)的起草。

4 總結(jié)

溯源追蹤是林業(yè)有害生物鏈?zhǔn)椒揽刂械闹匾画h(huán)，明確外來物種的來源地和傳播途徑將有助于相關(guān)部門制定更為精準(zhǔn)的防控策略和檢疫措施。林業(yè)外來入侵生物溯源領(lǐng)域需呈百花齊放的態(tài)勢(shì)，充分利用各個(gè)溯源技術(shù)的優(yōu)勢(shì)以滿足國家檢疫檢查等工作的需要。