《基於“轉換防禦假說”研究入侵植物的誘導防禦進化》是依託復旦大學，由潘曉雲擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：基於“轉換防禦假說”研究入侵植物的誘導防禦進化
- 依託單位：復旦大學
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：潘曉雲
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
入侵地和原產地之間食草作用的差異，被認為是外來植物成功入侵的重要原因之一。轉換防禦假說(Shifting defence hypothesis)指出,外來植物入侵中會經歷食草作用格局的改變(從專化-泛化天敵並存,到逃逸與其協同進化的專化天敵,但又面臨新的泛化天敵的取食),因此其防禦系統會出現由兼顧抵禦專化-泛化天敵到以抵禦泛化天敵為主的適應性進化。目前,轉換防禦假說及其驗證都還只聚焦於構成性防禦(Constitutive defenses),而在誘導性防禦(Induced defenses)方面的研究還顯得相當不足。入侵植物的誘導防禦是否存在適應性進化？如果存在是否符合轉換防禦假說的預測？本項目擬以入侵植物喜旱蓮子草及其天敵昆蟲為研究系統,在前期實驗研究的基礎上,採用種群來源(原產地、入侵地)與天敵昆蟲取食處理雙因子控制實驗，從誘導防禦的收益-成本角度來研究上述科學問題。
結題摘要
１．研究背景：“轉換防禦假說”(Shifting defence hypothesis)認為，入侵植物在引入地並沒有完全從食草動物的取食中釋放，而是經歷了食草作用組成的變化：即在原產地，專化、泛化食草作用並存；而在入侵地，植物逃逸了與其協同進化的專化天敵，但是又面臨新的泛化天敵的取食。在此前提下，該假說預測：外來植物從原產地到入侵地，其防禦會出現由“兼顧抵禦專化-泛化天敵”到以“抵禦泛化天敵為主”的適應性進化。２．研究內容： 為驗證該假說，我們對來自61個比較原產地和入侵地植物抗性和/或耐受性的實驗研究進行了整合分析。此外，以入侵植物喜旱蓮子草為研究對象，研究其原產地（阿根廷）和入侵地（美國）種群對專化天敵蓮草直胸跳甲和泛化天敵斜紋夜蛾的組成抗性、誘導抗性和耐受性等方面可能出現的分異。３．主要結果： 我們發現，相對於原產地種群，入侵地種群降低可對專食性天敵的抗性，而增加對廣食性天敵的抗性。這些差異只有在抗性以草食傷害為度量時是顯著的，而在以草食昆蟲表現為度量時是不顯著的。此外，入侵地和原產地種群之間的抗性差異的大小在很大程度上取決於草食動物的起源（即試驗草食動物是否來自入侵植物的原產地或入侵地）。入侵地種群對廣食性天敵取食的耐受性高於原產地種群。但是對專食天敵或模擬取食的耐受性在原產地和入侵地種群間無顯著差異。而喜旱蓮子草的案例研究顯示，入侵地植物增加對泛化天敵的組成抗性卻降低對專化天敵的耐受性，這一結論符合轉換防禦假說預測。４．結論與意義： 來自專食性草食動物的天敵釋放和來自廣食性草食動物的生物抵抗對外來入侵植物抗性進化產生了相反的影響。我們的研究結果為轉換防禦假說提供了有力的支持。該研究對解決“如何有效利用食草作用控制入侵植物？”和“如何全面評估外來種入侵對生態系統的影響？”等重大生態學實踐問題具有特別重要的意義。
