Ecology: 复旦大学鞠瑞亭团队揭示土著入侵植物叶片性状和适口性的地理变异近日，复旦大学生物多样性与生态工程教育部重点实验室、上海长江河口湿地生态系统国家野外科学观测研究站鞠瑞亭教授团队在Ecology上发表了题为“Geographic variation in leaf traits and palatability of a native plant invader during domestic expansion”的研究论文。该研究揭示了土著入侵植物国内引种过程中叶片性状和适口性的地理变异及其驱动因素，为深入理解土著入侵植物分布区扩张机制提供了新视野。同外来入侵植物一样，土著植物通过人为引种在同一行政疆域内分布区扩张也可能会造成严重的生态和经济危害，生态学家将这类植物称为“土著入侵植物”。在较大的地理范围内，生物、非生物环境变异会极大影响土著入侵植物的性状变异及其与草食动物的相互作用，但当前相关研究却少有报道。本研究以原产于中国南方但最近几十年通过人为引种已在北方地区形成入侵的土著入侵植物虎杖（Reynoutria japonica）为对象，分析了其叶片的16个防御和营养性

互花米草具有较高的盐分泌效率，可以通过盐腺清除过度吸收的盐分（图1A）。这一特性使得米草属物种对海岸带生态系统的潮汐和盐胁迫具有较高的适应性。此外，相对于原产地而言，互花米草在入侵地往往进化出适应性表型性状。为了解析互花米草入侵的进化机制与遗传基础，该研究对互花米草进行了染色体水平的基因组组装。通过对互花米草的基因组进行系统解析发现，大部分蛋白质编码基因分布在染色体末端的端粒区域（图1B）。相比之下，Copia和Gypsy等重复序列则主要聚集在着丝粒区域。GC含量在所有染色体上都保持着相似的分布模式（44.95%）。另外，通过对互花米草、水稻、玉米、竹子、短柄草、香蕉、葡萄和拟南芥的蛋白质编码基因进行比较分析发现，在8个物种中共鉴定出28,028个基因家族，其中1,886个是互花米草特有的。在这些特有的基因家族中，分别有382个和8,728个基因经历了显著的收缩和扩张（图1C）。通过对互花米草特异性基因家族进行GO富集分析，发现了一些与适应相关的途径，比如耐盐性（海藻糖生物合成）、有性生殖、茎尖分生组织特性的维持等。其中，扩张基因家族功能主要涉及耐淹和耐盐性（即对活性氧的响应、细胞氧化

高养分有效性被认为是植物入侵的关键驱动因素。与碳捕获和养分吸收相关的功能性状的内在优势和高可塑性被认为可以帮助入侵植物在养分增加的条件下获得比土著植物更大的生长优势。对于地下养分资源的竞争是入侵植物获得竞争优势的重要条件。然而，根系性状在调节入侵植物响应养分增加的中的作用机制还不清楚。本研究通过为期三年的野外控制实验（SpartinaInvasion andNitrogenEnrichment experiment，SINE实验），对比研究了土著植物芦苇和入侵植物互花米草的根系性状（包括不定根和侧根）对氮添加的可塑性差异，以及根系性状的响应对这两种植物在氮添加条件下的养分吸收和生产力的贡献。实验结果显示，互花米草在响应氮添加时表现出较高的根系性状可塑性，而芦苇的根系性状对氮添加的响应很弱（图1）。在氮添加的条件下，互花米草虽然降低了吸收性侧根的长度分配，但是其根系性状变得更具获取性，表现为更高的根氮含量和更低的根组织密度（图2）。▲图1 |芦苇和互花米草根系性状响应氮添加的可塑性指数。▲图2 |芦苇和互花米草根系性状对氮添加的响应及对地上生物量的贡献。此外，氮添加使得互花米草的运输性不

在环境变化背景下，土著群落对于外来物种入侵的抵抗能力可能会发生变化，并对生物多样性产生重要影响。现有的入侵抵抗研究主要关注于入侵物种所受到的抑制效应，但这种方法无法明确预测入侵抵抗的后果会如何变化。本研究利用当代物种共存理论框架（图1）来分析土著植物群落的入侵抵抗能力，结合野外实验和遥感分析，研究了营养输入如何影响长江口芦苇盐沼对外来植物互花米草入侵的抵抗能力。▲图1 |基于当代物种共存理论分析群落入侵抵抗力间的变化野外实验结果显示，在当前条件下，芦苇群落可通过与互花米草稳定共存来成功地抵抗入侵（图2A-B）。这一预测结果与过去二十年间两物种在长江口地区的分布动态一致（图3,4），验证了当代物种共存理论在预测群落入侵抵抗能力方面的有效性。此外，营养输入会导致这两种植物的竞争共存结果发生根本性变化（图2A-B），从而导致入侵抵抗力的崩溃。▲图2 |不同营养条件下芦苇与互花米草的竞争共存结果（A-B）及种群参数（C-E）▲图3 | 长江口区域芦苇和互花米草分布面积的动态▲图4 | 长江口区域芦苇和互花米草分布动态以上结果表明，将当代物种共存理论纳入到对群落入侵抵抗能力的研究中，可以将对于入

近期，云南大学/复旦大学生物多样性与生态工程教育部重点实验室李博团队在米草管理研究中取得重要进展，研究成果于2023年6月30日以“A global synthesis of the effectiveness and ecological impacts of management interventions for Spartinaspecies”为题发表在国际环境科学著名期刊Frontiers of Environmental Science Engineering上。该研究发现，单一的物理控制方法难以控制米草属植物的入侵，并且对生物多样性存在负面影响。控制米草属植物的入侵须采用综合防治方法。米草属植物具有消浪护堤、促淤造陆等生态功能，曾被称为“生态系统工程师”。 然而，米草属植物的入侵，对本土植被、底栖动物和鸟类栖息地质量等生态安全构成了严重威胁。目前，迫切需要在区域和国家范围内全面控制米草属植物入侵，但由于缺乏不同管理措施对于控制米草属植物的有效性及其生态效应的比较，限制了控制和管理工作的开展。本研究采用整合分析（meta-analysis）的方法，收集了102项控制米草属

近日，复旦大学生物多样性与生态工程教育部重点实验室、上海长江河口湿地生态系统国家野外科学观测研究站鞠瑞亭教授团队在生态学国际知名期刊JournalofBiogeography发表题为Geographicvariationoflitterchemistryandpalatabilityinaninvasiveplantversusitsnativecompetitor的论文，揭示入侵植物与土著竞争者凋落物与食碎屑者互作的纬度变异。生物互作的纬度变异被认为是植物入侵地理差异的重要驱动因素，因此是保护生物地理学研究中的重要问题。然而，前人研究主要集中于活体植物与草食者的互作，而对凋落物与食碎屑者互作的纬度变异以及其在入侵和土著植物之间的差异则较少受到关注。研究基于中国东部滨海湿地大尺度的野外采样（20.9-40.7°N，约2200km），探究了同域共生的入侵植物互花米草（Spartinaalterniflora）与其土著竞争者芦苇（Phragmitesaustralis）凋落物的化学性状，以及凋落物对食碎屑动物适口性的纬度变异，并分析了凋落物采集点气候、凋落物性状与适口性之间的相互关系。结果