外來植物與植食性昆蟲的互作關(guān)系演化，是外來植物成功入侵的重要原因。外來植物進(jìn)入新生境后，由于逃離了原產(chǎn)地專食性昆蟲的取食（天敵逃逸假說），進(jìn)而增強(qiáng)了對(duì)入侵地廣食性昆蟲的防御（防御轉(zhuǎn)移假說）。植物抵御昆蟲的化學(xué)防御是有成本的，“昂貴”的組成型防御和“廉價(jià)”的誘導(dǎo)型防御存在權(quán)衡，并受昆蟲取食壓力的影響。然而，昆蟲取食壓力如何驅(qū)動(dòng)入侵植物對(duì)廣食性昆蟲防御策略的演化及其生態(tài)效應(yīng)仍不明確。  

　　2023年6月30日，河南大學(xué)丁建清團(tuán)隊(duì)和中國(guó)科學(xué)院武漢植物園黃偉團(tuán)隊(duì)合作在國(guó)際生態(tài)學(xué)期刊Ecology Letters在線發(fā)表題為“Trade- offs in non- native plant herbivore defences enhance performance”的研究論文，揭示了昆蟲取食壓力重塑入侵植物對(duì)廣食性昆蟲的防御策略，將更多的防御資源用于生長(zhǎng)，進(jìn)而促進(jìn)外來植物入侵。  

　　研究團(tuán)隊(duì)通過大范圍的野外調(diào)查、12對(duì)入侵植物及其近緣本土種的同質(zhì)園實(shí)驗(yàn)、昆蟲生測(cè)實(shí)驗(yàn)、代謝分析和控制實(shí)驗(yàn)，探究了入侵植物對(duì)廣食性昆蟲的防御策略演化及其生態(tài)效應(yīng)。野外調(diào)查和同質(zhì)園實(shí)驗(yàn)表明，入侵植物的昆蟲取食率低于本土植物，且不同入侵植物之間和不同本土植物之間的昆蟲取食率存在差異。昆蟲生測(cè)實(shí)驗(yàn)顯示，入侵植物的組成防御低于本土植物，而入侵植物的誘導(dǎo)防御高于本土植物；入侵植物的組成防御與昆蟲取食壓力呈正相關(guān)，誘導(dǎo)防御與昆蟲取食壓力呈負(fù)相關(guān)；本土植物的組成防御和誘導(dǎo)防御與昆蟲取食壓力沒有相關(guān)性。代謝分析發(fā)現(xiàn)，總酚類次生代謝物質(zhì)在調(diào)節(jié)入侵植物的組成防御和誘導(dǎo)防御過程中發(fā)揮重要作用?？刂茖?shí)驗(yàn)進(jìn)一步證明，昆蟲取食壓力降低后，入侵植物通過改變對(duì)廣食性昆蟲的防御策略，將更多的防御資源用于生長(zhǎng)。以上研究結(jié)果揭示了植物增強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)能力的新的進(jìn)化機(jī)制，并對(duì)豐富入侵植物與植食性昆蟲互作關(guān)系的演化理論具有重要意義。  

　　河南大學(xué)丁建清團(tuán)隊(duì)的孫曉副教授為論文第一作者，中國(guó)科學(xué)院武漢植物園黃偉研究員為論文通訊作者，河南大學(xué)丁建清、孫玉梅、曹雪瑤、翟新叢，中國(guó)科學(xué)院武漢植物園萬金龍，以及美國(guó)蒙大拿大學(xué)Ray Callaway和美國(guó)佛羅里達(dá)大學(xué)S. Luke Flory為共同作者。研究得到國(guó)家自然科學(xué)基金等項(xiàng)目資助。  

　　論文鏈接

圖1. 以四大名著之一《西游記》的故事脈絡(luò)，整合天敵逃逸假說、防御轉(zhuǎn)移假說和競(jìng)爭(zhēng)力增強(qiáng)進(jìn)化假說。入侵植物傳入新生境后，逃離原產(chǎn)地專食性昆蟲取食（天敵逃逸假說，ERH），進(jìn)化出對(duì)廣食性昆蟲更強(qiáng)的防御能力（防御轉(zhuǎn)移假說，SDH）。昆蟲取食壓力重塑入侵植物對(duì)廣食性昆蟲的防御策略，降低“昂貴”的組成防御，提高“廉價(jià)”的誘導(dǎo)防御，進(jìn)而將更多防御資源用于生長(zhǎng)，進(jìn)而提高其競(jìng)爭(zhēng)力（競(jìng)爭(zhēng)力增強(qiáng)進(jìn)化假說，EICA）。