近日,河南大学丁建清团队和中国科学院武汉植物园黄伟团队在国际生态学期刊《生态学快报》(Ecology Letters)发表的研究论文引起广泛关注。研究结果揭示了昆虫取食压力重塑了入侵植物的防御策略,导致入侵植物将更多的防御资源用于生长,进而促进外来植物入侵。
据最新的统计结果,我国的入侵植物近700种,比如小飞蓬、豚草、加拿大一枝黄花等。入侵植物的爆发对我国的生态环境、社会发展和人类健康造成严重威胁。提到入侵植物,人们通常产生的疑问是生长在原产地的普通植物进入新生境后为什么会爆发成灾。因此,植物的入侵机制研究一直是入侵生态学研究的热点和核心。
恶性入侵植物小飞蓬Conyza canadensis(孙晓摄)
入侵植物在新生境中的天敌取食压力降低是入侵植物爆发的重要原因。植物体内的资源是有限的,因此植物的资源会在生长和防御之间做出权衡。一般来说,入侵植物由于遭受较小的取食压力,会降低对防御资源的投入,将更多的资源用于生长。那么,入侵植物是如何保证在维持现有的防御强度下,将防御资源用于生长呢?
通常认为,植物的防御方式分为两种,一种是始终存在的组成型防御,这种防御代价比较高,另一种是只有在遭受昆虫取食时才产生的诱导型防御,这种防御代价比较低。研究团队通过系统的实验发现,入侵植物的昆虫取食率低于本土植物,驱动入侵植物有更低的组成型防御和更高的诱导型防御,并且总酚类次生代谢物质在调节入侵植物的组成型防御和诱导型防御过程中发挥重要作用。防御策略的改变使入侵植物将更多的防御资源用于生长。研究结果揭示了植物增强竞争能力的新的进化机制,并对丰富入侵植物与植食性昆虫互作关系的演化理论具有重要意义
以四大名著之一《西游记》的故事脉络,整合天敌逃逸假说、防御转移假说和竞争力增强进化假说
为更好呈现研究成果,文章以四大名著之一《西游记》的故事脉络,整合了关于入侵植物和昆虫互作关系的三个重要入侵假说(天敌逃逸假说、防御转移假说和竞争力增强进化假说)。文章的第一作者孙晓副教授说:“研究成果以这种有中国文化特色的方式呈现在国际著名期刊上,这既是文化自信的一种体现,又传播了中国文化,让更多读者看到了关于生态学研究的中国故事”。(作者:河南大学生命科学学院孙晓副教授)