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为探究克隆生长的外来入侵植物与本土近缘种在非资源物质克隆整合上的差异,研究人员以三裂叶蟛蜞菊(Wedelia trilobata)和蟛蜞菊(W. chinensis)为材料开展实验。结果发现应激信号克隆整合对外来入侵植物生长促进作用更强,这有助于理解植物入侵机制。
论文解读
在大自然的舞台上,外来入侵植物就像一群不速之客,给生态系统带来了诸多麻烦。它们不仅降低了生物的多样性,还改变了生态系统的功能和结构。而克隆生长,就像是这些外来入侵植物的 “秘密武器”,助力它们在新环境中迅速扎根、扩张。像加拿大一枝黄花(Solidago canadensis)、空心莲子草(Alternanthera philoxeroides)和三裂叶蟛蜞菊(Wedelia trilobata)等令人头疼的入侵植物,都擅长通过克隆生长来繁衍。此前研究发现,资源物质在克隆植株间的运输和共享,对这些外来入侵植物的成功入侵起着关键作用。但在非资源物质,比如信号、激素等方面,克隆生长的外来入侵植物和它们的本土近缘种在克隆整合上有何差异,一直是个未解之谜。
为了揭开这个谜团,相关研究人员开展了深入研究。他们把目光聚焦在三裂叶蟛蜞菊和它的本土近缘种蟛蜞菊上。这两种植物都属于菊科多年生匍匐草本植物,三裂叶蟛蜞菊原产于南美洲,如今已在许多热带和亚热带地区 “安营扎寨”,成为入侵物种;而蟛蜞菊则是东亚本土植物,在中国东北、东部和南部省份较为常见。研究人员想知道,在干旱胁迫(土壤湿度保持在 20% )的环境下,局部外源施加脱落酸(ABA,一种植物应对干旱胁迫的重要激素),会对这两种植物克隆片段的生长表现产生怎样的影响。这项研究成果发表在了《Flora》上,为我们理解植物入侵机制提供了新的视角。
研究人员采用了盆栽实验的方法。他们从中国江苏省采集了 8 株蟛蜞菊和三裂叶蟛蜞菊的原始植株,并在温室中进行繁殖。实验主要关注叶绿素荧光参数(包括 Fv/Fm、ΦPSII 和 qP )和光合参数(Pn和Gs )的变化,以此来评估植物的光合和光化学效率,同时还测定了克隆片段的生物量积累情况,综合分析植物的生长表现。
在研究结果方面,施加外源 ABA 后,三裂叶蟛蜞菊幼株的叶绿素荧光参数(Fv/Fm、ΦPSII 和 qP )和光合参数(Pn和Gs )在 2 - 3 天就显著增加;而蟛蜞菊幼株的Fv/Fm在施加 ABA 3 天后显著增加,Pn和Gs则要到 17 天才显著增加。当对三裂叶蟛蜞菊幼株施加外源 ABA 3 天后,其老株的Fv/Fm和Pn显著增加;蟛蜞菊老株的 ΦPSII、Pn和Gs显著增加则延迟到施加 ABA 后的 17 天。实验结束时,外源 ABA 显著促进了三裂叶蟛蜞菊克隆片段的生物量积累,但在蟛蜞菊中未观察到类似现象。
综合研究结果和讨论部分,这项研究表明,应激信号的克隆整合对外来入侵植物三裂叶蟛蜞菊生长性能的提升效果,明显优于其本土近缘种蟛蜞菊,这进一步增强了三裂叶蟛蜞菊的入侵性。该研究为理解外来入侵植物的入侵机制提供了重要依据,有助于相关人员制定更有效的防控策略,同时也为研究植物在环境胁迫下的适应性提供了新的思路。