突破了目前的植物入侵理論和假說(shuō)

 紫莖澤蘭

    近日，美國《國家科學(xué)院院刊》（PNAS）在線(xiàn)發(fā)表了由中國科學(xué)院西雙版納熱帶植物園等單位共同完成的科研成果《入侵植物氮向光合機構和細胞壁分配的進(jìn)化權衡》。該成果對認識外來(lái)植物入侵機理及其防治有重要意義。
 
    在國家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項目、中科院重大項目和云南省應用基礎計劃項目等的支持下，版納植物園生物入侵生態(tài)學(xué)研究組研究員馮玉龍與美國蒙塔納大學(xué)、墨西哥國立自治大學(xué)和印度德里大學(xué)的科學(xué)家合作，利用同質(zhì)種植園試驗，在版納植物園比較研究了中國惡性外來(lái)入侵植物紫莖澤蘭入侵種群（中國和印度）和原產(chǎn)地種群（墨西哥）葉氮向細胞壁和光合機構分配的差異，及其生理生態(tài)學(xué)后果。與已有研究相比，該成果不僅首次明確了“資源”（氮）及其分配部位（光合機構和細胞壁），探討了氮分配進(jìn)化的生理生態(tài)學(xué)后果，而且對理解專(zhuān)性天敵和廣譜天敵的作用及入侵植物的防治具有一定意義。審稿專(zhuān)家認為，該研究使生物入侵機理研究達到了一個(gè)新的水平。
 
    紫莖澤蘭是菊科澤蘭屬多年生草本植物，原產(chǎn)墨西哥和哥斯達黎加一帶，作為觀(guān)賞植物被引種到其他地區后逸為野生，并迅速成為惡性入侵種。大約在20世紀40年代，紫莖澤蘭由中緬、中越邊境傳入我國云南省，經(jīng)過(guò)半個(gè)多世紀的傳播擴散，現已在云南、貴州、四川、廣西、西藏、湖北等省區廣泛分布。紫莖澤蘭的入侵嚴重影響了當地生物多樣性安全及農林牧業(yè)生產(chǎn)，是中國危害最嚴重的外來(lái)入侵種之一，在原國家環(huán)?？偩质着嫉闹袊鈦?lái)入侵物種名單上，紫莖澤蘭列首位。
 
    提高競爭能力的進(jìn)化假說(shuō)認為，在入侵地進(jìn)化將使外來(lái)種失去對原產(chǎn)地專(zhuān)性天敵的抗性，把原來(lái)用于維持抗性的“資源”（生物量和能量）用于生長(cháng)、生殖等過(guò)程，從而提高競爭能力。然而，試圖證明該假說(shuō)的研究只測生物量、種子量等表型性狀，未測定與資源捕獲能力和利用效率相關(guān)的功能性狀，不能說(shuō)明導致入侵種群生長(cháng)等增加的機理。馮玉龍等認為，氮的重新分配更重要，并證明外來(lái)種對入侵地特異天敵缺乏的進(jìn)化響應可降低葉氮向防御系統的分配比例，提高葉氮向光合機構的分配比例，進(jìn)而提高資源捕獲能力和利用效率，促進(jìn)入侵。
 
    馮玉龍等發(fā)現，在他們設在云南的試驗地上，與來(lái)自墨西哥的原產(chǎn)地種群相比，來(lái)自中國和印度的入侵種群開(kāi)花晚、葉片寬，表明入侵種群的物候和葉片形態(tài)發(fā)生了遺傳變化。同時(shí)，入侵種群和原產(chǎn)地種群葉片總氮含量差異不顯著(zhù)，但入侵種群降低了葉氮向細胞壁的分配比例，而把更多的氮分配到光合機構。入侵種群?jiǎn)挝幻娣e的葉片重量顯著(zhù)低于原產(chǎn)地種群，葉片變大，葉片密度和細胞壁蛋白質(zhì)含量降低，表明它對入侵地的專(zhuān)性天敵缺乏作出了進(jìn)化響應，降低了對專(zhuān)性天敵的防御能力。與此同時(shí)，提高氮向光合機構的分配比例，導致其光合能力和光合氮利用效率提高，使入侵種群地莖和株高生長(cháng)均比原產(chǎn)地種群快，促使入侵。