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《英国皇家学会会刊B辑》发表张汉波课题组关于外来植物紫茎泽兰入侵机理的研究论文

2019-12-12  点击:[]

2019年12月11日,Nature Index收录期刊、英国皇家学会学术刊物Proceedings of the Royal Society B(简称Proceedings B)在线发表了云南大学生物资源保护与利用国家重点实验室,生命科学院张汉波课题组独立完成的题为“植物—土壤—叶反馈对入侵植物紫茎泽兰种子萌发和幼苗生长的影响”(Plant-soil-foliage feedbacks on seed germination and seedling growth of the invasive plant Ageratina adenophora)的研究论文。本文的研究者利用独特的实验设计,首次综合、系统评价了来源于根际土壤、地上叶组织的微生物对在中国西南地区,特别是云南省广泛入侵的恶性杂草紫茎泽兰(图1)在早期生长阶段所受到的反馈作用。该文以云南大学为独立完成单位,生态学与环境学院2017级在读博士研究生方楷为第一作者,张汉波教授为通讯作者。论文连接:http://dx.doi.org/10.1098/rspb.2019.1520.

特异性的土壤病原菌对植物宿主生长的抑制作用(即土壤负反馈作用),通常被认为是一个正常生态系统中植物群落共存和多样性维持的重要驱动力。与本地植物不同的是,外来植物由于在入侵的生态系统中逃逸了部分天敌的作用,其土壤反馈作用常表现为积极的促进作用,这一机制也解释了相当一部分外来植物入侵成功的原因。但是,近10余年的研究报道表明,随着入侵年代的增加,一个外来植物在入侵生境中也会在根际土壤和叶组织逐渐积累其自身病原菌。然而,直至目前没有一篇文献对上述两个方面的作用进行系统的比较研究。

图1入侵植物紫茎泽兰

张汉波教授等人开展了一系列土壤-叶反馈实验,综合、系统评价了这两个方面的微生物对入侵植物紫茎泽兰的种子发芽和生长的影响。结果发现,紫茎泽兰地上叶组织部分(包括成熟的叶和落叶)能延长其种子萌发时间、降低种子萌发率和抑制幼苗生长;同时,这种抑制作用还会随着紫茎泽兰入侵时间的延长而增强(图2,3)。结合独特的感染/移栽/再接种实验表明,这种不利的影响可能与紫茎泽兰在地上部分积累了丰度更高的真菌如亚隔孢壳属(Didymella))或/和一些毒性更强的真菌如镰刀菌属(Fusarium)有关。本文研究的结果首次强调了地上叶组织微生物的反馈作用在评估外来植物入侵力中的重要作用,暗示以往仅关注入侵植物土壤反馈作用的研究结果有可能夸大了外来植物的入侵力。在实践应用方面,该研究结果也为未来寻找生防菌剂控制外来植物入侵指明了方向,为入侵生态系统的管控研究提供了新的思路。

图2 紫茎泽兰两个入侵时期的植物—土壤—叶反馈作用延长了种子萌发时间和降低了种子萌发率。ML:成熟叶;LL:枯叶;RS:根际土;LS:土壤+叶的综合反馈。实心图标:入侵80年;空心图标:入侵20年。摘自Fang et al, 2019, Plant-soil-foliage feedbacks on seed germination and seedling growth of the invasive plant Ageratina adenophora. Proceedings of the Royal Society B.

图3 紫茎泽兰两个入侵时期的植物—土壤—叶反馈“遗产”降低了幼苗的茎长和生物量干重。图注同图1。摘自Fang et al, 2019, Plant-soil-foliage feedbacks on seed germination and seedling growth of the invasive plant Ageratina adenophora. Proceedings of the Royal Society B.

 

本研究受国家自然科学基金(31770585、31360153)和云南大学研究生科研创新基金(2018z076)的资助。

 

生物资源保护与利用国家重点实验室 生命科学院 生态学与环境学院 供稿

(编辑:李哲)


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