入侵植物对本地生态系统三级营养关系的调控机制

Invasive plant species often form dense populations and thereby reduce the abundance and diversity of local plant species or alter plant community composition. As a consequence, plant invaders may considerably modify the habitat directly and indirectly. Such changes may in turn translate into alterations at higher trophic levels with consequences that may affect species interactions. Study about the effects of invasive plants on the interactions between tri-trophics in native ecosystem is vital to assess the impact of invasive plants on ecosystem. We will research the mehanism about the effects of invasive plants on native species including the native plants, herbivores, predators and parasites. The interactions between plant and plant, between plant and herbivore, between herbivore and predator will be studied. We will use field surveys, open field tests, bioassay, behaviour experiment, chemical analysis and collections and analysis of volatiles to reveal the effects of invasive plant on nutrient flow, chemical cascade and chemical communication in native food chain.

入侵植物常形成单一优势种群，严重威胁本地的生物多样性和生态系统的结构和功能。入侵植物通过多种方式改变和影响入侵地的生物群落。入侵植物对于本地植物和植食性昆虫的影响也会传递到更高营养级。研究入侵植物对于不同营养级生物的影响以及其入侵对当地三级营养关系的调控机制，对于揭示植物入侵机制和准确评估入侵后效至关重要。项目申请者将从植物-植物关系，植物-昆虫关系，昆虫-天敌关系以及植物-昆虫-天敌三级营养关系等方面系统的研究外来入侵植物介入本地食物链的机制。我们将采用野外调查、生物测定、化学物质分析、昆虫行为学、挥发性信号物质采集分析等技术和方法从食物链的营养物质流动、化学防御物质级联和信号物质传递三个角度来解析外来入侵植物对不同营养级生物的调控机制。从多营养级互作的角度阐明植物入侵机制，评估外来植物的入侵后效。

入侵植物常形成单一优势种群，严重威胁本地的生物多样性和生态系统的结构和功能。入侵植物通过多种方式改变和影响入侵地的生物群落。入侵植物对于本地植物和植食性昆虫的影响也会传递到更高营养级。研究入侵植物对于不同营养级生物的影响以及其入侵对当地三级营养关系的调控机制，对于揭示植物入侵机制和准确评估入侵后效至关重要。项目申请者从植物-植物关系，植物-昆虫关系，昆虫-天敌关系以及植物-昆虫-天敌三级营养关系等方面系统 的研究外来入侵植物介入本地食物链的机制。我们采用了野外调查、生物测定、化学物质分析 、昆虫行为学、挥发性信号物质采集分析等技术和方法从食物链的营养物质流动、化学防御物质级联和信号物质传递三个角度来解析外来入侵植物对不同营养级生物的调控机制。.以原产美国，在中国20多个省份入侵严重的外来植物美洲商陆及其同属本地植物商陆、植食性昆虫斜纹夜蛾、天敌昆虫异色瓢虫为研究对象，通过代谢组学全面分析了入侵植物美洲商陆与本地植物商陆的次生代谢产物的差异，筛选出了防御植食性昆虫的10多种抗性物质，并通过昆虫生测验证了功能。采集了两种商陆不同器官的挥发性物质并分析鉴定，筛选出了美洲商陆的特异挥发性物质DMNT，通过行为学实验证实了美洲商陆通过释放DMNT驱避植食性昆虫的成虫；而对植食性昆虫的成虫有吸引作用的乙酸叶醇酯则只有本地商陆释放。昆虫生测和行为学实验也发现美洲商陆对植食性昆虫幼虫的发育影响更大，能强烈驱避植食性昆虫的成虫，揭示了入侵植物美洲商陆在野外很少受到植食性昆虫危害的化学生态学机制。在美洲商陆-斜纹夜蛾-异色瓢虫的三级营养关系研究中发现，美洲商陆可以富集重金属来增强对植食性昆虫的抗性，重金属也沿食物链传递到第三营养级的捕食性昆虫。.项目执行期间取得了系列成果，在Environmental and Experimental Botany、Science of the Total Environment、BMC Plant Biology、Ecology and Evolution、Plant Ecology、中国科学等期刊发表论文10篇，超出预期目标，完成了本项目。