外来入侵植物三裂叶豚草快速进化及化感作用对其入侵性的影响

论文摘要

外来生物入侵严重影响了我国生态系统的物种组成、结构与功能,危害生物多样性安全,影响农林牧渔业生产,甚至危及人健康。然而,外来生物成功入侵的机制复杂多样,至今人们还不是很清楚。到达入侵地后,外来生物不可避免地要面临与原产地不同的生物和非生物环境,这可能引起外来生物发生适应性进化响应,提高适合度,促进入侵。三裂叶豚草(Ambrosia trifida)是我国北方危害严重的恶性外来入侵植物,在原产地美国受地上、地下天敌危害严重,但在入侵地中国受天敌危害很轻微。本文假设,在入侵地三裂叶豚草对新的天敌环境做出了进化响应,提高了竞争能力、叶片氮向光合机构的分配比例和化感活性。为验证增强竞争能力的进化假说、氮分配的进化假说和新武器假说在三裂叶豚草成功入侵中的作用,本文以三裂叶豚草10个入侵地中国种群和10个原产地美国种群为材料,在沈阳农业大学科研基地的同质种植园中,利用盆栽方式,开展了种内竞争实验;以这20个种群三裂叶豚草、中国3种本地植物、美国4种本地植物为材料,在培养箱中,利用种子萌发实验,研究了两地三裂叶豚草化感活性的差异、两地本地植物对三裂叶豚草化感物质敏感性的差异。主要结果如下:(1)与原产地三裂叶豚草相比,入侵地三裂叶豚草生长活力和种内竞争能力更强,这可能是其对入侵地天敌逃逸做出的进化响应的结果。(2)与原产地三裂叶豚草相比,入侵地中国三裂叶豚草根冠比显著降低,这可能是其对入侵地天敌逃逸或/和入侵地高的资源可利用性做出的适应性进化响应的结果。无论原因如何,降低的根冠比都有利于三裂叶豚草入侵资源较丰富的生境。(3)与原产地三裂叶豚草相比,入侵地三裂叶豚草把更高比例的叶片氮分配到光合羧化组分和生物力能学组分,有更高的光合氮利用效率和最大光合速率,但叶片氮含量差异不显著,比叶面积显著降低。在入侵地,三裂叶豚草增加叶氮向光合机构的分配比例,这很可能与其降低叶氮向含氮化学防御物质的分配比例有关。(4)总的看,与原产地4种本地植物相比,入侵地3种本地植物对两地三裂叶豚草的化感作用更敏感;与原产地三裂叶豚草相比,入侵地三裂叶豚草化感作用对两地7种本地植物的化感作用更强。增强竞争能力的进化假说、氮分配的进化假说和新武器假说可能共同作用促进了三裂叶豚草在中国的成功入侵。在中国,三裂叶豚草进化提高竞争能力,这可能与其对天敌逃逸的进化响应导致的叶氮重新分配有关,也可能与其对敏感植物的进化响应导致的化感活性提高有关。同时证明3个相关的重要假说共同作用促进同种外来植物入侵的研究还未见报道。氮分配的进化假说的直接证据还很少,本文为该假说提高了新的直接证据。

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文章来源

类型: 硕士论文

作者: 冯炜炜

导师: 冯玉龙

关键词: 三裂叶豚草,增强竞争能力的进化假说,氮分配的进化假说,新武器假说,根冠比

来源: 沈阳农业大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 生物学

单位: 沈阳农业大学

分类号: Q948

DOI: 10.27327/d.cnki.gshnu.2019.000151

总页数: 62

文件大小: 2980K

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