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互花米草成“超级入侵者” 厦大科研团队发现其遗传进化机制

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  中新网厦门8月27日电 (杨伏山 李静)厦门大学环境与生态学院27日披露说,该学院科研团队新近的一项研究发现了恶性入侵植物互花米草侵占中国滨海湿地的遗传进化机制。这一研究成果有利于帮助人们进一步了解互花米草扩散的原因,为从源头上治理互花米草蔓延提供了方向和思路。

  生态学国际顶级杂志《分子生态学》(Molecular Ecology)在线发表了这一成果。互花米草,是一种原产于北美东海岸的海滩植物,其天性耐盐耐淹、抗风浪,种子及无性分株可随海浪传播。由于互花米草茎干密集粗壮、地下根茎发达,能够促进泥沙的快速沉降和淤积。

厦大环境与生态学院科研团队在野外调查互花米草生长分布。供图
厦大环境与生态学院科研团队在野外调查互花米草生长分布。供图

  1979年,中国从美国的北卡罗来纳、佐治亚和佛罗里达分别引进了高、中、低三个生态型的互花米草,用于保滩护堤、促淤造陆。试种成功后,它们被引种至福建省的罗源湾,之后又陆续推广至其他沿海省份,为抵御台风、保滩护岸起到了一定作用。

  然而,引种的互花米草在各地迅速繁殖扩张成为入侵物种,威胁到当地海岸生态系统、影响湿地滩涂养殖、阻塞船道等,带来巨大经济损失。互花米草已被列入全球最具威胁性的100种外来生物名录,而中国是全球受其危害最严重的国家之一。

厦大环境与生态学院科研团队在美国采样。供图
厦大环境与生态学院科研团队在美国采样。供图

  究竟是什么力量使得互花米草摇身一变成为“超级入侵者”?由于缺乏详细引种过程的记录,长期以来,学术界对互花米草的入侵机制缺乏统一的认识。

  2014年起,厦大环境与生态学院李庆顺教授、张宜辉教授和张原野助理教授的三支科研团队开展联合攻关,力图从分子遗传学、生态学、进化生物学等多学科角度,在互花米草的DNA序列中寻找其扩散的“秘密”。

  张宜辉说,五年多来,研究团队采用DNA指纹技术,对来自入侵地中国沿海七个省份的10个区域及原产地北美12个州的15个区域的250个样本进行了分析。最终发现,这些入侵地植株全部是最初从美国引进的三个生态型的杂交后代,具有显著的杂种优势,这也意味着互花米草的引种和扩散发生在杂交后。

  通过进一步测量以上25个区域来源的植株性状,研究团队发现,三个基因型间的杂交还通过整合两种不同的生长能力即纵向生长能力和横向扩张能力,从而产生了超强的基因型;正是这种新的超强基因型,因具有生长和繁殖的优势,而被自然选择保留,成为互花米草恶性入侵的主要驱动力。

  厦门大学环境与生态学院长期致力于滨海湿地生态系统的定位研究,对互花米草的入侵动态开展了长期监测,积累大量的野外观测和实验数据,取得一系列研究成果。

  张宜辉称,这项成果还只是阶段性成果。接下来,研究团队将会以福建漳江口为研究对象,结合遥感影像技术和基因组学研究,追踪分析互花米草入侵扩散的动态,并深入挖掘其快速扩张的生态机制和分子机理。(完)

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