為了應(yīng)對不斷變化的環(huán)境，植物演化出各種策略，如適應(yīng)性策略(通過改變基因型)，生態(tài)策略(通過表型可塑性)和資源分配策略(通過改變防御與生長/繁殖資源的分配)。這些策略使植物能夠適應(yīng)不同地理范圍內(nèi)的生物和非生物脅迫。為了應(yīng)對原產(chǎn)地和入侵地之間以及緯度梯度上變化的生物和非生物脅迫，入侵植物可能會通過調(diào)節(jié)分配不同的次生代謝產(chǎn)物以促進其入侵成功。目前，入侵植物對草食動物的化學(xué)響應(yīng)和對非生物環(huán)境的化學(xué)響應(yīng)是否關(guān)聯(lián)以及如何關(guān)聯(lián)，尚不清楚。
中國科學(xué)院武漢植物園入侵生態(tài)學(xué)學(xué)科組博士生肖轢在研究員丁建清的指導(dǎo)下，在原產(chǎn)地(中國)和入侵地(美國)的緯度上對入侵植物烏桕(Triadica sebifera)面臨的生物(昆蟲取食)和非生物(氣候、太陽輻射)因素進行調(diào)查與提取分析，并采集葉片樣品分析植物次生代謝(單寧和類黃酮)在原產(chǎn)地和入侵地的緯度梯度格局;對以往的同質(zhì)園實驗中烏桕次生代謝產(chǎn)物(單寧和類黃酮)結(jié)果的Meta分析，探索入侵植物對不同環(huán)境變化的響應(yīng)策略。
研究表明，原產(chǎn)地烏桕葉片單寧濃度和昆蟲(咀嚼式，刺吸式)的取食壓力要高于入侵地。單寧與類黃酮的分配在原產(chǎn)地隨緯度降低，而在入侵地沒有緯度梯度變化。對以往發(fā)表的同質(zhì)園實驗中烏桕次生代謝物數(shù)據(jù)的分析表明，遺傳差異會導(dǎo)致原產(chǎn)地和入侵地之間的化學(xué)濃度差異。野外數(shù)據(jù)進一步表明，在原產(chǎn)地中國，烏桕次生代謝產(chǎn)物的緯度模式主要是對生物因子的表型可塑性響應(yīng)，而在入侵地美國，次生代謝產(chǎn)物的緯度變化主要是對非生物環(huán)境的表型可塑性響應(yīng)。
該研究揭示了入侵植物可以調(diào)節(jié)其次生代謝產(chǎn)物的分配，減少用于防御生物壓力的化學(xué)物質(zhì)，增加用于防御非生物脅迫的化學(xué)物質(zhì)，從而促進其成功入侵。這些發(fā)現(xiàn)加深了對于入侵植物如何權(quán)衡不同次生化學(xué)反應(yīng)來適應(yīng)大的生物地理尺度上異質(zhì)環(huán)境的理解。
相關(guān)研究成果以Chemical responses of an invasive plant to herbivory and abiotic environments reveal a novel invasion mechanism為題，發(fā)表在Science of the Total Environment上，武漢植物園為第一作者單位。研究工作受到國家重點研究發(fā)展計劃、國家自然科學(xué)基金、的支持。
關(guān)鍵詞： 武漢植物園
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