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我院在植物物种共存机制研究上取得重要进展

2018-03-19 广东省林业科学研究院0人次浏览

近日,国际学术权威期刊New Phytologist发表了我院森林生态研究所森林水文团队黄芳芳博士的最新科研成果“Coexistence via coevolution driven by reduced allelochemical effects and increased tolerance to competition between invasive and native plants”(由化感效应和竞争抵抗力介导的协同进化促进入侵植物与本地植物的共存)。本研究以北美外来入侵植物Alliaria petiolata及其本地伴生种Pilea pumila为研究对象,通过比较不同入侵时期的入侵种和本地种之间的竞争响应,揭示了植物共存的可能机制及途径。本研究受到国家自然科学基金与美国国家科学基金会环境生物学分部基金的资助。

 

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Alliaria petiolata(左)和Pilea pumila(右)

(credit: A. petiolata,botanika.wendys.cz; P. pumila, mywildflowers.com)

 

物种共存机制是生态学研究的重要问题之一。以往研究认为植物间的协同进化促进其共存可通过两种途径:一为稳定机制(stabilizing process),即加强种群内部的负频度依赖效应;二为均衡机制(equalizing process),即降低相互作用的物种间的适合度差异。然而,由于植物群落中协同进化过程难以捕捉等多个因素限制,该领域的研究一直缺乏实证报道。

A. petiolata在北美地区入侵严重,前期工作已经发现A. petiolata可通过分泌化感物质破坏本地群落物种与土壤菌根真菌的相互作用,并且其化感作用强度在入侵过程中逐渐减弱。在此基础上,本研究选取不同入侵时期的A. petiolataP. pumila种群进行控制实验,比较不同种群在竞争条件下的生长表现,并测定A. petiolata植株体内的化感物质含量,以探究化学竞争对二者共存的作用。研究发现,随着入侵时间的增加,A. petiolataP. pumila进化出更高的竞争耐受性和适应性;生态位重叠程度逐渐下降,表明其共存很可能通过稳定机制而非均衡机制的途径;入侵过程中入侵种化感相关特性的进化以及本地种对入侵的快速进化很可能是导致以上变化的重要原因。

New Phytologist同期发表了对本研究的评论,认为本研究为竞争物种共存机制和途径提供了新的证据,引发对物种快速进化和群落协同进化均衡态的全新思考,对今后相关领域研究具有重要的启发作用。

 

文章链接:http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/nph.14937/full