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首页 > 成果首页 > 氮分配的进化假说-解释外来植物入侵机制的新理论
氮分配的进化假说-解释外来植物入侵机制的新理论
成果信息
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  • 公布年份:
    2012
  • 中图分类:
    病虫害及其防治
  • 关键词:
  • 成果简介:
    外来生物入侵严重威胁着全球生物多样性安全和农林牧渔业生产等。为揭示外来植物的入侵机理,候选人在国际上首次提出了解释外来植物入侵机制的新理论--氮分配的进化假说。该假说的主要内容是:叶氮在入侵植物光合机构和天敌防御系统中的分配具有权衡关系,这种权衡关系可以对入侵地的天敌缺乏做出进化响应,减少叶氮向防御系统的分配比例,降低防御能力,增加叶氮向光合机构的分配比例,提高光合能力、光合氮和能量利用效率等,促进外来种成功入侵。该假说的主要创新是:1)明确了“资源”是什么,即指氮而不是笼统地指生物量;2)明确了“资源”分配部位,即光合机构、细胞壁和含氮化学防御物质,而不是笼统地说“生长”和“防御”;3)首次阐明“资源”再分配促进外来植物成功入侵的理论基础,即提高资源捕获能力和利用效率,而不是简单地认为降低“防御”导致“生长”加快;4)区分了专性天敌和广谱天敌对假说的不同作用。为验证假说,候选人在同质种植园中,比较研究了恶性外来入侵杂草紫茎泽兰入侵种群和原产地种群叶氮分配的差异,发现:1)入侵种群通过进化提高了叶氮向光合机构的分配比例,降低了向细胞壁的分配比例,二者具有权衡关系;2)单位面积叶重与叶氮向光合机构分配的比例呈负相关,与叶氮向细胞壁分配的比例呈正相关,调控氮分配的权衡关系;3)入侵种群降低了对专性天敌和广谱天敌的防御能力,与其低的细胞壁蛋白质含量、单位面积叶重、叶片密度和花青素含量等有关;4)氮向光合机构分配的增加提高了入侵种群的光合能力、光合氮和能量利用效率等;5)入侵种群的株高和地茎生长均大于原产地种群。研究结果很好地证实了氮分配的进化假说。候选人还发现,外来入侵植物叶氮向光合机构分配的比例高于外来非入侵植物和本地植物,有更高的光合能力、光合氮利用效率等,支持氮分配的进化假说。氮分配的进化假说是一个完整的理论体系,是近年国际上有关生物入侵机理研究的重大进展,原始创新特别突出,科学价值特别重大,得到了国内外同行的肯定和认可。该成果对外来入侵植物的生物防治也有重要的指导意义。八篇代表性SCI论文累计影响因子29.334,单篇最高9.771,已被SCI他引101次(包括Science、EcologyLetters、TrendsinPlantScience等顶级期刊)。该成果已获得中国植物生理学会和云南省科协的奖励,两次被《植物学报》主编评述专栏做为中国植物科学若干领域年度重要研究进展加以介绍,《BulletinoftheChineseAcademyofSciences》也用一整版介绍了该成果。
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