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互花米草成"超級入侵者" 廈大科研團隊發現其遺傳進化機制

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2019年08月27日 16:05:54 來源:中國新聞網
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無人機航拍互花米草侵占灘涂、包圍紅樹林的情形。供圖
無人機航拍互花米草侵占灘涂、包圍紅樹林的情形。供圖

  廈門大學環境與生態學院27日披露說,該學院科研團隊新近的一項研究發現了惡性入侵植物互花米草侵占中國濱海濕地的遺傳進化機制。這一研究成果有利于幫助人們進一步了解互花米草擴散的原因,為從源頭上治理互花米草蔓延提供了方向和思路。

  生態學國際頂級雜志《分子生態學》(Molecular Ecology)在線發表了這一成果。互花米草,是一種原產于北美東海岸的海灘植物,其天性耐鹽耐淹、抗風浪,種子及無性分株可隨海浪傳播。由于互花米草莖干密集粗壯、地下根莖發達,能夠促進泥沙的快速沉降和淤積。

廈大環境與生態學院科研團隊在野外調查互花米草生長分布。供圖
廈大環境與生態學院科研團隊在野外調查互花米草生長分布。供圖

  1979年,中國從美國的北卡羅來納、佐治亞和佛羅里達分別引進了高、中、低三個生態型的互花米草,用于保灘護堤、促淤造陸。試種成功后,它們被引種至福建省的羅源灣,之后又陸續推廣至其他沿海省份,為抵御臺風、保灘護岸起到了一定作用。

  然而,引種的互花米草在各地迅速繁殖擴張成為入侵物種,威脅到當地海岸生態系統、影響濕地灘涂養殖、阻塞船道等,帶來巨大經濟損失。互花米草已被列入全球最具威脅性的100種外來生物名錄,而中國是全球受其危害最嚴重的國家之一。

廈大環境與生態學院科研團隊在美國采樣。供圖
廈大環境與生態學院科研團隊在美國采樣。供圖

  究竟是什么力量使得互花米草搖身一變成為“超級入侵者”?由于缺乏詳細引種過程的記錄,長期以來,學術界對互花米草的入侵機制缺乏統一的認識。

  2014年起,廈大環境與生態學院李慶順教授、張宜輝教授和張原野助理教授的三支科研團隊開展聯合攻關,力圖從分子遺傳學、生態學、進化生物學等多學科角度,在互花米草的DNA序列中尋找其擴散的“秘密”。

  張宜輝說,五年多來,研究團隊采用DNA指紋技術,對來自入侵地中國沿海七個省份的10個區域及原產地北美12個州的15個區域的250個樣本進行了分析。最終發現,這些入侵地植株全部是最初從美國引進的三個生態型的雜交后代,具有顯著的雜種優勢,這也意味著互花米草的引種和擴散發生在雜交后。

  通過進一步測量以上25個區域來源的植株性狀,研究團隊發現,三個基因型間的雜交還通過整合兩種不同的生長能力即縱向生長能力和橫向擴張能力,從而產生了超強的基因型;正是這種新的超強基因型,因具有生長和繁殖的優勢,而被自然選擇保留,成為互花米草惡性入侵的主要驅動力。

  廈門大學環境與生態學院長期致力于濱海濕地生態系統的定位研究,對互花米草的入侵動態開展了長期監測,積累大量的野外觀測和實驗數據,取得一系列研究成果。

  張宜輝稱,這項成果還只是階段性成果。接下來,研究團隊將會以福建漳江口為研究對象,結合遙感影像技術和基因組學研究,追蹤分析互花米草入侵擴散的動態,并深入挖掘其快速擴張的生態機制和分子機理。(楊伏山 李靜)

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