基因型多样性改变入侵植物伞形科天胡荽（Hydrocotyle verticillata）的入侵能力：选择效应驱动群落动态

本研究通过温室实验揭示入侵植物伞形科天胡荽（Hydrocotyle verticillata）基因型多样性对其入侵能力的非线性影响。研究发现2基因型处理下入侵生物量达峰值，且净基因型多样性效应（NE）与本地群落生物量呈显著负相关。特定基因型（如基因型H）的存在通过选择效应（Selection effects）调控入侵进程，为入侵植物管理提供了基于遗传多样性的新策略。

　　

1 引言

随着全球变化加速和人类活动加剧，外来植物入侵已成为全球性生态挑战。植物入侵会抑制本地物种、降低生物多样性、改变群落结构并削弱生态系统功能。在解释入侵成功的多种假说中，入侵种群内的基因型多样性作为关键因素日益受到关注，其可能通过增强资源利用和胁迫耐受性来提高入侵能力，但现有研究存在结论不一致性，表明该作用可能具有情境依赖性。

基因型多样性主要通过两种机制影响入侵性：一是选择效应（Selection effects），即高遗传多样性增加包含高竞争力基因型的概率；二是互补效应（Complementarity effects），即不同生态位基因型通过资源互补和正相互作用增强种群适应性。伞形科天胡荽（Hydrocotyle verticillata）作为中国广泛分布的外来入侵物种，具有高表型可塑性、正植物-土壤相互作用和生理适应性等特征。野外调查显示其种群通常存在1-5种基因型，且常由单一基因型主导。前期研究关于基因型多样性对其种群生长的影响存在分歧，但证实了其对CO₂通量和NH₄⁺-N吸收偏好等生态过程的影响。

2 材料与方法

实验采用10个本地植物物种构建人工群落，与不同基因型多样性水平（1、2、4、8基因型）的H. verticillata种群共植。通过线性混合效应模型分析入侵生物量、本地群落地上生物量和均匀度指数，并计算净基因型多样性效应（NE = Y_obs - Σp_iM_i）。通过基因型特异性分析探讨特定基因型在混合处理中的作用。

3 结果

H. verticillata的入侵能力呈现驼峰式响应：2基因型处理下的地上生物量显著高于1和8基因型处理，4基因型处理处于中间状态。本地群落的地上生物量和均匀度在各处理间无显著差异，但Medicago sativa的生物量随基因型多样性增加而上升。净基因型多样性效应在2基因型处理中显著为正，且与本地群落生物量呈负相关。基因型特异性分析显示，基因型H的存在显著抑制入侵生物量，而基因型A促进本地群落生物量。

4 讨论

4.1 基因型多样性对入侵植物生长的影响

2基因型混合物通过选择效应和互补效应实现更高生产力，但高多样性水平（4/8基因型）下可能因包含负效应基因型（如基因型H）而导致效应消失。结果表明中等基因型多样性最有利于入侵成功。

4.2 基因型多样性对本地群落的影响

虽然基因型多样性未直接改变本地群落参数，但其净效应与本地生物量的负相关性揭示了间接影响机制。特定基因型（如基因型H）通过抑制入侵者生长而间接促进本地群落恢复。

5 结论

基因型多样性通过选择效应调控H. verticillata的入侵能力，特定基因型的存在是关键驱动因素。该研究为通过调控遗传多样性管理入侵物种提供了新视角，但需进一步考虑本地群落物种多样性及遗传背景的交互作用。