近日，河南大学丁建清团队和中国科学院武汉植物园黄伟团队合作在国际生态学期刊Ecology Letters在线发表题为“Trade- offs in non- native plant herbivore defences enhance performance”的研究论文，揭示了昆虫取食压力重塑入侵植物对广食性昆虫的防御策略，将更多的防御资源用于生长，进而促进外来植物入侵。
外来植物与植食性昆虫的互作关系演化，是外来植物成功入侵的重要原因。外来植物进入新生境后，由于逃离了原产地专食性昆虫的取食（天敌逃逸假说），进而增强了对入侵地广食性昆虫的防御（防御转移假说）。植物抵御昆虫的化学防御是有成本的，“昂贵”的组成型防御和“廉价”的诱导型防御之间存在权衡，并受昆虫取食压力的影响。然而，昆虫取食压力如何驱动入侵植物对广食性昆虫防御策略的演化及其生态效应仍不明确。
研究团队通过大范围的野外调查、12对入侵植物及其近缘本土植物的同质园实验、昆虫生测实验、代谢分析和控制实验，探究了入侵植物对广食性昆虫的防御策略演化及其生态效应。野外调查和同质园实验表明，入侵植物的昆虫取食率低于本土植物，且不同入侵植物之间和不同本土植物之间的昆虫取食率存在差异。昆虫生测实验显示，入侵植物的组成防御低于本土植物，而入侵植物的诱导防御高于本土植物；入侵植物的组成防御与昆虫取食压力呈正相关，诱导防御与昆虫取食压力呈负相关；本土植物的组成防御和诱导防御与昆虫取食压力没有相关性。代谢分析发现，总酚类次生代谢物质在调节入侵植物的组成防御和诱导防御过程中发挥重要作用。控制实验进一步证明，昆虫取食压力降低后，入侵植物通过改变对广食性昆虫的防御策略，将更多的防御资源用于生长。以上研究结果揭示了植物增强竞争能力的新的进化机制，并对丰富入侵植物与植食性昆虫互作关系的演化理论具有重要意义。
河南大学丁建清团队的孙晓副教授为论文第一作者，中国科学院武汉植物园黄伟研究员为论文通讯作者，河南大学丁建清、孙玉梅、曹雪瑶、翟新丛，中国科学院武汉植物园万金龙，以及美国蒙大拿大学Ray Callaway和美国佛罗里达大学S. Luke Flory为共同作者。研究得到了国家自然科学基金、河南大学双一流学科经费、河南省优秀青年科学基金和河南省高校科技创新人才等项目资助。本论文是丁建清团队今年发表在Ecology Letters上的第二篇研究成果。Ecology Letters是自然指数(Nature Index)收录的国际生态学领域顶级期刊。
丁建清教授团队围绕“黄河流域生态保护和高质量发展”的国家战略，以我国重大外来入侵植物为研究对象，聚焦“植物-昆虫-微生物”生态与演化互作关系这一科学问题，在入侵生态学和全球变化生物学，以及农林重大有害生物灾变机制及绿色防控等领域开展工作，以期为全球变化背景下入侵植物的发生态势预测提供指导，为入侵植物的绿色防控和生态系统管理提供科学依据。
图1.以四大名著之一《西游记》的故事脉络，整合天敌逃逸假说、防御转移假说和竞争力增强进化假说。
论文网站链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/ele.14283
