赤霉素类物质对外来克隆植物成功入侵的意义与机理

以克隆繁殖为主的外来植物成功入侵主要依赖于匍匐茎快速伸长和茎节不定根发育与快速生长而迅速扩张。现有学说或理论均不能很好解释克隆植物如何迅速发育生长和更新暴发而实现其成功入侵。而一直被忽视的植物激素在此过程中起着十分关键作用。我们在前期研究中已经发现成功入侵克隆植物南美蟛蜞菊赤霉素类物质含量特别高，试验证明它们对植物生长、不定根发育与生长、土壤微生物群落结构等均具有显著影响。本项目拟整合生态学、有机化学、环境化学、植物生理学、分子生物学、微生物学等理论和方法，通过对比研究南美蟛蜞菊赤霉素类物质处理控制与野外条件下本地植物蟛蜞菊、原产地和入侵南美蟛蜞菊单独与组合试验中植物发育与生长、繁殖与更新，主要激素含量与变化，赤霉素生物合成关键酶基因表达，抗病性，土壤微生物系统（根际）等方面特征，明确赤霉素类物质对南美蟛蜞菊成功入侵的作用与意义，并系统阐明赤霉素类物质对南美蟛蜞菊成功入侵的作用机理。

本项目以典型的入侵克隆植物南美蟛蜞菊为主要研究对象，以植物激素-赤霉素为中心，对其生态影响、快速生长的无性繁殖特性的机制、抗病性、与微生物的关系及其未来分布进行了全面研究。研究的主要结果表明：（1）南美蟛蜞菊的入侵不仅改变了当地植物群落及减少了植物多样性，而且随着其入侵程度的增加，南美蟛蜞菊也改变了当地土壤微生物结构及多样性；（2）赤霉素等植物激素及次生代谢产物对南美蟛蜞菊的快速无性繁殖与克隆整合起了极大的作用，促进了南美蟛蜞菊应对弱光、病原菌及种内种间竞争的能力；（3）内生菌及丛枝菌根真菌可以促进南美蟛蜞菊的生长及抗病性；（4）在未来持续增温的气候背景下，南美蟛蜞菊应会向北扩张，应对其潜在适生区进行重点监控。项目取得了一系列创新性研究结果，不仅填补了入侵克隆植物无性繁殖快速生长的作用机制研究的空白，也从一定程度上比较系统地阐明了赤霉素、微生物对南美蟛蜞菊成功入侵的作用机理。