　　這個“不速之客”原產(chǎn)于北美溫帶地區(qū)，是對我國危害最嚴(yán)重的入侵植物之一。近日，南京農(nóng)業(yè)大學(xué)雜草研究室教授強(qiáng)勝團(tuán)隊揭示了外來雜草加拿大一枝黃花通過多倍化增強(qiáng)耐熱性分化，驅(qū)動其分布范圍從溫帶向赤道逆向擴(kuò)張。相關(guān)論文在線發(fā)表于《生態(tài)學(xué)專論》。

　　入侵帶來嚴(yán)重生態(tài)后果

　　我國外來入侵植物共300多種，隸屬于67個科，其中以菊科數(shù)量最多，造成嚴(yán)重危害的有加拿大一枝黃花、紫莖澤蘭、飛機(jī)草、微甘菊等。

　　加拿大一枝黃花色澤亮麗，最初作為庭院觀賞植物引入我國，如今卻成了“生態(tài)殺手”。除了北美，這種植物廣泛入侵歐洲和東亞等地區(qū)，特別是在我國亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)造成嚴(yán)重的生態(tài)災(zāi)害。

　　“加拿大一枝黃花具有極高的入侵性。”強(qiáng)勝向《中國科學(xué)報》介紹，“該種植物根狀莖發(fā)達(dá)，一旦定植就很難根除，極易在入侵生境形成單優(yōu)勢群落，嚴(yán)重排擠本地物種生長，導(dǎo)致生境的均質(zhì)化，從而影響當(dāng)?shù)氐纳锒鄻有?，危害?dāng)?shù)刈匀痪坝^、群落演替?！?/p>

　　對于外來入侵植物的研究主要從其入侵生物學(xué)機(jī)制、入侵?jǐn)U散動態(tài)及地理分布格局、入侵后的生態(tài)后果及其防控管理等方面展開。加拿大一枝黃花研究源自上世紀(jì)末。不過，強(qiáng)勝指出，相關(guān)研究一直不夠系統(tǒng)和深入，入侵的加拿大一枝黃花種群高度增加一倍、完全形成單優(yōu)群落、嚴(yán)重降低入侵生境的生物多樣性等問題的機(jī)理尚不明晰。

　　經(jīng)過10多年研究，強(qiáng)勝帶領(lǐng)團(tuán)隊對全球471個樣點(diǎn)的2062份加拿大一枝黃花材料進(jìn)行了細(xì)胞地理學(xué)分析，首次揭示目前入侵我國且猖獗的加拿大一枝黃花全部是多倍體(主要是六倍體)，而原產(chǎn)地則以二倍體為主，二倍體種群僅能入侵歐洲和東亞的溫帶地區(qū)。

　　多倍化是最主要入侵機(jī)制

　　團(tuán)隊深入研究發(fā)現(xiàn)，該物種的倍性水平與緯度分布呈顯著負(fù)相關(guān)，與溫度呈顯著正相關(guān)；20℃至24℃等溫線是二倍體和多倍體入侵范圍氣候生態(tài)位的差異分化帶，這種分化是同源多倍化驅(qū)動該物種耐熱性增強(qiáng)的結(jié)果。

　　“多倍化是其最主要的入侵機(jī)制。加拿大一枝黃花多倍體變得更高大和更具競爭力。”論文共同第一作者程繼亮說。

　　團(tuán)隊利用原產(chǎn)地和入侵地二、四、六倍體6種地理細(xì)胞型，分別在美國佐治亞州和中國南京市的同質(zhì)園試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)多倍體尤其是入侵地多倍體演化出更有效的耐熱生理機(jī)制，即多倍體通過抗氧化酶高效清除活性氧，而二倍體則更多依賴產(chǎn)生抗氧化劑應(yīng)對熱脅迫。

　　研究發(fā)現(xiàn)，對成功入侵起關(guān)鍵作用的是二倍體在夏季高溫氣候條件下胚胎敗育導(dǎo)致花而不實(shí)，入侵地多倍體可以耐受高溫使胚胎正常發(fā)育產(chǎn)生可育的種子，而且它們還顯著延遲到秋季溫度降低時旺盛開花，通過高溫避讓機(jī)制在更適宜的氣候條件下產(chǎn)生巨量種子，隨風(fēng)飄移，迅速擴(kuò)散蔓延。

　　強(qiáng)勝表示，這種倍性依賴的耐熱性以及有性生殖特性的演化是預(yù)適應(yīng)和入侵后迅速演化共同作用的結(jié)果。這是首個揭示外來植物成功入侵事件關(guān)鍵內(nèi)在要素的案例。

　　“該物種的適生區(qū)范圍將隨全球變暖持續(xù)擴(kuò)張?！闭撐墓餐谝蛔髡呃罹榻B，據(jù)預(yù)測，在全球變暖的背景下，其潛在分布范圍將繼續(xù)擴(kuò)大，并在全球尺度上繼續(xù)從溫帶向亞熱帶擴(kuò)張。這意味著加拿大一枝黃花的入侵和擴(kuò)張將對全球生物多樣性保護(hù)提出更嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。

　　該研究為溫帶起源植物通過同源多倍化驅(qū)動分布范圍逆向擴(kuò)張?zhí)峁┝耸讉€案例，同時這種植物的演化新動向?yàn)檠芯繎?yīng)對全球變化和多樣性加速減少的策略提供了新思路。

　　為防控管理提供科學(xué)依據(jù)

　　目前，國家投入了大量人力物力對加拿大一枝黃花進(jìn)行防治，但由于其極強(qiáng)的繁殖和擴(kuò)張能力而收效甚微。該研究為防控、管理加拿大一枝黃花提供了理論基礎(chǔ)和科學(xué)依據(jù)。

　　人工種植的通稱“黃鶯花”的加拿大一枝黃花的鮮切花全是二倍體。花農(nóng)選擇二倍體種植的原因是其開花早，可更早采集鮮切花。鑒于其目前不會入侵24℃等溫線以南地區(qū)，可以被允許種植。

　　強(qiáng)勝表示，原來管控加拿大一枝黃花商業(yè)種植的政策可以在亞熱帶地區(qū)加以調(diào)整。但是，在20℃等溫線以北的東北、華北北部、西北、西南以及其他有相似氣候的地區(qū)種植該物種具有逃逸風(fēng)險，應(yīng)被嚴(yán)格禁止。

　　此外，“團(tuán)隊研發(fā)了齊整小核菌微生物除草劑產(chǎn)品——加黃凈，可以有效根除加拿大一枝黃花，且對其他植物相對安全，進(jìn)而迅速恢復(fù)被入侵生境的生物多樣性?！睆?qiáng)勝介紹。

　　“接下來，我們將對加拿大一枝黃花的化感作用、無性繁殖能力以及耐熱性分子機(jī)制展開深入研究，以系統(tǒng)揭示加拿大一枝黃花成功入侵的機(jī)理?！彼f。

（責(zé)編：鄢妮）