在全球變化背景下，生物入侵進(jìn)程持續(xù)加快，對(duì)生態(tài)安全造成的威脅日趨嚴(yán)重。以往研究多集中于單一營(yíng)養(yǎng)級(jí)層面的生物互作，難以全面、系統(tǒng)地揭示入侵植物高度適應(yīng)性及其生態(tài)破壞力的潛在驅(qū)動(dòng)機(jī)制。突破傳統(tǒng)認(rèn)知邊界，開展多營(yíng)養(yǎng)級(jí)整合研究，已成為入侵生態(tài)學(xué)發(fā)展的迫切需求。

在此背景下，河南大學(xué)生物互作與生態(tài)安全實(shí)驗(yàn)室(丁建清教授團(tuán)隊(duì))與中國(guó)科學(xué)院武漢植物園入侵生態(tài)學(xué)研究組(黃偉研究員團(tuán)隊(duì))，聯(lián)合美國(guó)萊斯大學(xué) Evan Siemann 教授，基于此前在Nature Communications、ISME Journal、New Phytologist、Ecology、Journal of Ecology等期刊合作發(fā)表的一系列重要成果，整合經(jīng)典入侵生態(tài)學(xué)理論假說(shuō)，結(jié)合現(xiàn)有植物次生代謝的實(shí)驗(yàn)證據(jù)，提出了“次生代謝物重分配推動(dòng)外來(lái)植物入侵”的理論框架。該框架指出，當(dāng)外來(lái)植物傳入新生境后，往往能夠逃離原生地天敵的制約(天敵逃逸假說(shuō))，新的取食壓力促使其減少防御性次生代謝產(chǎn)物的合成，特別是對(duì)地上植食性昆蟲(進(jìn)化增強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)力假說(shuō));同時(shí)，外來(lái)植物將節(jié)約的資源重新分配至地下部分，增加促進(jìn)叢枝菌根真菌共生關(guān)系的次生代謝產(chǎn)物投入，從而增強(qiáng)互利共生作用(增強(qiáng)共生假說(shuō))，進(jìn)一步推動(dòng)其入侵進(jìn)程(下圖)。該理論有機(jī)整合了地上與地下多營(yíng)養(yǎng)級(jí)互作、敵對(duì)與共生關(guān)系、以及次生代謝產(chǎn)物的分配策略，系統(tǒng)闡述了生物互作驅(qū)動(dòng)外來(lái)植物入侵的內(nèi)在機(jī)制。這不僅揭示了次生代謝物在多營(yíng)養(yǎng)級(jí)互作中的關(guān)鍵橋梁作用，闡明了入侵過(guò)程中生態(tài)策略與進(jìn)化適應(yīng)的協(xié)同機(jī)制，也為探究入侵植物快速適應(yīng)與競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)的建立提供了新視角，對(duì)入侵生態(tài)學(xué)的理論發(fā)展具有重要意義。

相關(guān)成果以“Escaping enemies enhances invader mutualisms: role of metabolites”為題，發(fā)表于權(quán)威期刊Trends in Ecology & Evolution。河南大學(xué)田寶良副教授為論文第一作者，丁建清教授與黃偉研究員為共同通訊作者，Evan Siemann 教授對(duì)理論構(gòu)建作出了重要貢獻(xiàn)。該研究得到了國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃(2024YFF1307500)和國(guó)家自然科學(xué)基金(U21A20190, 32271745, 31971558)的資助。

圖外來(lái)入侵植物的多營(yíng)養(yǎng)級(jí)互作關(guān)系及其次生代謝調(diào)控機(jī)制