资源有效性在外来入侵植物生长/防御进化中的作用

EICA假说认为,天敌释放使外来植物在入侵地失去对天敌的抗性, 因而可能出现防御分配降低、而生长/繁殖增强的适应性进化。针对该假说的验证实验的结果存在很大分歧。从理论上讲,EICA假说的问题之一是忽视了生境资源有效性也是影响植物防御进化的重要因素。一些研究者对EICA假说进行了理论修正,提出"资源和天敌交互作用决定外来入侵植物的防御进化"的新观点。本项目拟采用入侵植物喜旱莲子草及其专化天敌叶甲来验证上述新假说。主要研究内容：1)选择从原产地到入侵地叶甲食草作用呈梯度的若干类喜旱莲子草种群，在同质园下比较生长/防御变异格局，检验其是否呈现梯度变化，以确定专化天敌释放是否成为EICA假说成立的必要条件;2)采取资源（光强或氮素）与专化天敌的控制实验，来检验喜旱莲子草原产地与入侵地种群的生长/防御分化是否存在"资源+天敌"互作效应。

本项目以典型入侵种喜旱莲子草（Alternanthera philoxeroides）及其专化天敌喜旱莲子草叶甲（Agasicles hygrophila）为研究系统，通过控制实验来验证入侵植物防御进化的交互作用假说，即“生境资源有效性和食草作用共同决定外来入侵植物的生长/防御进化”。主要研究内容包括：1）比较原产地（阿根廷）和入侵地（美国）喜旱莲子草在生长、防御方面的变异特征；2）检验喜旱莲子草原产地与入侵地种群的生长/防御分化是否存在“光强+天敌”互作效应；3）检验喜旱莲子草原产地与入侵地种群的生长/防御分化是否存在“氮+天敌”互作效应。已经按照原计划顺利完成这些实验研究内容，并达到预期研究目标。. 1、我们把“植物防御综合症”的概念应用于入侵植物，提出“入侵植物的防御综合症”这一新概念。这一概念概括入侵植物在脱离原有专化天敌的草食作用而主要面临入侵地的泛化天敌压力下的防御对策的变异规律。我们发现喜旱莲子草入侵地种群对专化天敌（喜旱莲子草叶甲）的抗性降低，而对泛化天敌（卷叶蛾、蝗虫等） 的抗性增加；同时，入侵地种群对泛化天敌的耐性显著降低，但是原产地和入侵地种群对专化天敌的耐性没有显著差异。. 2、我们发现虽然喜旱莲子草的功能性状（如根冠比和比茎长）及其可塑性对其适应各种养分水平和专化天敌的取食均有显著贡献，但是入侵地种群具有较高的个体生物量、较低的构成性防御；同时，在高养分条件下具有较高的诱导性防御。 这些结果符合入侵植物的“竞争能力增强进化假说”（EICA），同时表明入侵植物对专化天敌的诱导性防御具有养分依赖性。暗示在高养分生境下，以引入叶甲来防治喜旱莲子草将面临巨大挑战。 . 3、我们发现喜旱莲子草的功能性状（如根冠比、比茎长、分枝强度和比叶面积）及其可塑性对其适应各种光照强度和专化天敌的取食均有显著贡献；入侵地种群具有较低的构成性防御；但是入侵地和原产地种群对光强和叶甲取食具有的可塑性没有显著差异。 表明喜旱莲子草原产地与入侵地种群的生长/防御分化不存在“光强+天敌”互作效应。