我科學家摸準植物殺手薇甘菊「行兇」機制

2020-12-07 中國網河南頻道

我科學家摸準植物殺手薇甘菊「行兇」機制

2020-01-20 10:21:22

來源：光明網

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作者：佚名

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 從中國農科院獲悉，《自然·通訊（Nature Communication）》於1月17日在線發表中國農業科學院深圳農業基因組研究所萬方浩、錢萬強和樊偉團隊關於重要入侵植物薇甘菊（Mikania micranth）的研究成果，多角度揭示了薇甘菊在全球入侵過程中的環境適應性進化和快速生長的分子機制，為有效防治和管控薇甘菊進一步入侵提供了理論依據。

薇甘菊又叫「一分鐘一英裡雜草」，屬蔓藤植物，繁殖能力強，既可有性繁殖，又能無性繁殖。生長速度快，可攀爬、抑制或殺死其他植物，被稱為「植物殺手」、「生物多樣性終極殺手」。薇甘菊原產於中美洲和南美洲，隨後入侵到東南亞、南太平洋的多個國家，已被列入世界上最有害的100種外來入侵物種之一，也是中國首批外來入侵物種。

薇甘菊在我國已擴散到廣東、廣西、雲南、海南等地，是華南地區危害最大的入侵植物之一，僅珠三角地區每年就因為薇甘菊的泛濫造成生態經濟損失近10億元。

圖1薇甘菊危害及全球分布圖

為從根本上解析薇甘菊快速生長和入侵的機制，研究團隊構建了染色體水平的高質量薇甘菊參考基因組，利用比較基因組學、代謝組學、轉錄組學和土壤宏基因組學技術，從薇甘菊的光合作用、化感物質、與土壤微生物作用等幾方面揭示了其快速生長和環境適應的分子機制。

研究發現，薇甘菊大約3千萬年前與近緣物種向日葵分化，由於一次近期的全基因組二倍化和大量的片段複製事件，使其光合反應與暗反應、氮磷鉀的代謝和運輸等基因家族發生顯著的擴張。

研究發現，薇甘菊屬於C3植物，但可在白天和夜晚分別利用不同的光合途徑進行二氧化碳的固定，使其淨光合速率接近於C4植物，充足的碳水化物導致了它的快速生長特性。同時，薇甘菊還可以通過自身的化感物質有效地富集固氮菌和氨化細菌，加速了根際土壤的養分循環，為其快速的生長提供充足養分。

圖2薇甘菊快速生長的分子機制

該成果揭示了薇甘菊快速生長和入侵過程中的環境適應性進化機制，對於下一步從分子水平開展精準防控提供了理論依據，對於利用基因組學技術開展入侵生物的防治提供了參考，也為保障生態環境可持續發展提供決策依據和技術支撐。

 

責任編輯：郝曉帆

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