克隆性对入侵植物喜旱莲子草抵抗昆虫采食能力的影响

Invasive plants have already threatened the global-scale ecological environments and economic development severely. To understand the underlying mechanism of plant invasion and develop the efficient control of plant invaders become an unavoidable challenge for ecologists. Introduced clonal plants often become highly invasive due to the escape from insect herbivory or its high tolerance, which may be determined by clonality in plants. We conducted a series of well-designed greenhouse control experiments with the invasive clonal plant Alternanthera philoxeroides to investigate the relationship among environmental factors, clonality and plant tolerance to insect herbivory, and to examine the three related hypotheses including (1) clonality in plants improves the tolerance to insect herbivory, (2) maternal clonal traits improve the tolerance to insect herbivory in different clonal generations and (3) environmental factors influence the relationship between clonality and the tolerance to herbivory. Therefore, this study is of great significance to broaden the understanding of the mechanism of plant invasion and to provide the theoretical support for the biological control.

入侵植物已经严重威胁全球的生态环境和经济发展, 因此，理解植物入侵的内在机制以及提供有效防治入侵植物的手段已经成为生态工作者必将面临的挑战。外来克隆植物往往由于逃避或容忍昆虫采食胁迫而具有高入侵性，而克隆性可能是影响植物抵御昆虫采食能力的重要因素。以入侵克隆植物喜旱莲子草为研究对象，通过一系列精心设计的温室控制实验，研究环境因素、克隆性与昆虫采食的适应策略三者之间的关系，检验假说“克隆性状促进克隆植物抵御昆虫采食胁迫的能力”、“母系植株的克隆性状促进不同克隆世代抵御昆虫采食胁迫的能力”和“环境因素影响克隆性状与植物抵抗昆虫胁迫能力两者之间的关联”，揭示克隆性状影响克隆植物抵抗昆虫采食胁迫能力的确切机制，从而为制定相应的防治措施提供理论指标。因此，本项目不仅具有重要的科学意义，也具有重要的应用价值。

入侵植物已经严重威胁全球的生态环境安全和经济发展, 因此，理解植物入侵的内在机制以及提供有效防治入侵植物的手段已经成为生态工作者必将面临的挑战。以入侵克隆植物喜旱莲子草为研究对象，通过温室控制实验和生理实验技术等方法，建立广谱性和专食性天敌采食胁迫的环境，通过比较克隆入侵植物喜旱莲子草的无性系不同世代(亲代和子代个体)的生长指标、形态指标和生理方面的差异，检验假说“克隆性状促进克隆植物抵御昆虫采食胁迫的能力”和“母系植株的克隆性状促进不同克隆世代抵御昆虫采食胁迫的能力”。研究结果验证了（1）克隆存储以及形态可塑性能够显著提高喜旱莲子草抵御广谱性天敌和专食性天敌的采食胁迫环境，（2）短期或者长期形成的母系采食胁迫环境不会为喜旱莲子草提供快速适应性进化途径，反而进一步抑制其入侵能力。项目研究成果能够为“生物防治”提供非常重要的科学参考，即使用单一的地上专食性天敌释放手段（如释放莲子草叶甲）对外来入侵植物喜旱莲子草种群的防控作用是十分有限的，因此应该考虑地上和地下天敌兼作方式。因此，本项目不仅具有重要的科学意义，也具有重要的应用价值。