東北地理所在養分富集如何同時影響外來植物的生長和防御進而促進其入侵方面取得新進展
由于逃逸了原產地的專食性天敵，外來植物在入侵地往往表現出比本地植物更快的生長速度和對食草動物更低的防御能力。除天敵逃逸外，入侵地的養分可利用也是影響外來植物成功入侵的重要非生物環境因素，且高的養分可利用性在促進植物生長的同時，會降低其防御輸出。然而，在入侵地，養分富集如何影響外來入侵植物和本地植物間的競爭能力、對食草動物的防御能力，及其激素調控機理，尚不明確。
基于上述研究空白，中科院東北地理所生物入侵團隊通過溫室控制實驗，以5對同屬外來入侵植物和本地植物為研究對象，通過設置養分添加（低vs. 高），模擬蟲食（剪葉vs. 不剪葉）和競爭處理（存在競爭vs. 不存在競爭物種）的三因素交互實驗，擬回答以下兩個問題：（i）與本地植物相比，養分富集是否在促使外來入侵植物積累更多生物量的同時，降低其防御物質（類黃酮和單寧）的輸出；（ii）與本地植物相比，外來入侵植物是否會產生較少的用于調控植物防御的茉莉酸，以及較多的用于調控植物生長的赤霉素。
結果表明：
（1）在無競爭和模擬蟲食處理下，高水平的養分添加對外來入侵植物總生物量的促進作用顯著高于本地植物，而有競爭存在時則呈現出相反的結果（圖1a，b）。單種時，模擬蟲食會顯著的植物的總生物量，但存在競爭時，模擬蟲食對植物的總生物量無顯著影響。此外，競爭和模擬蟲食顯著地增加了植物的根質比，而高養分添加顯著降低了植物的根質量比。
（2）競爭可以誘導植物分泌更多的類黃酮和單寧（圖2b, d）。模擬蟲食處理下，相較于低養分添加，高養分添加會顯著降低外來植物葉片中的類黃酮含量，而對本地植物葉片中的類黃酮含量無顯著影響（圖2a）。
（3）外來入侵植物葉片中的赤霉素和茉莉酸含量高于本地植物（圖3a, b）。
綜上，養分添加對外來入侵植物和本地植物生長差異的影響取決于是否存在競爭物種。此外，在養分可利用性增加和蟲食壓力下，外來入侵植物可以比本地植物更有效的調節防御組分類黃酮的輸出，進而實現快速生長。因此，控制入侵地的養分富集速率有助于減緩外來植物的入侵速率。
以上研究成果發表在美國生態學會期刊Ecological Applications上，中科院東北地理所生物入侵生態學研究團隊特別研究助理單利平博士為第一作者，劉艷杰研究員為通訊作者，中科院東北地理所訪問學者Ayub M.O. Oduor與中科院武漢植物園黃偉研究員為共同作者。研究得到了中國科學院人才項目（Y9B7041001）和中科院國際人才計劃項目（2021VBB0004）的支持。
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