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研究背景

生物的成功入侵主要取决于引入生物和被入侵系统的原生物种之间的相互作用。这些相互作用的强度会受到其天生的竞争优势的影响，或响应入侵地的条件发生进化，这两种影响不可能相互排斥，但很少有研究共同探索这些想法，或研究影响外来入侵植物的多种机制。

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研究材料

1、植物材料:飞机草和紫荆泽兰原产于北美、中美洲和南美洲，现已入侵到亚洲、大洋洲和非洲的大部分地区。有研究发现在飞机草原产地有超过个节肢动物均可取食飞机草，其中四分之一是专食性昆虫。但在其入侵范围内，很少有专食性昆虫和广食性昆虫取食它。

2、泽兰属植物：白头婆、佩兰、异叶泽兰，选择这三种植物是因为它们与飞机草的亲缘关系非常密切。

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实验内容

在飞机草的原产地墨西哥和入侵地中国的两个同质种植园中，把来自入侵地和原产地的飞机草分别与来自两地的本地植物竞争，探讨增强竞争能力的进化、先天竞争优势和生物阻抗对飞机草入侵性的影响；在实验室内研究了来自飞机草入侵地和原产地的本地植物种子萌发对飞机草化感作用敏感性的差异，探讨了新生物化学武器对飞机草入侵性的影响。

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实验方法

1、在中国西双版纳进行同质园实验

中国本土白头婆和佩兰，以及墨西哥本土的异叶泽兰种子，飞机草的三个入侵地种群和四个原产地种群，共10个种群，每个种群10个重复，共盆。除此之外，将飞机草的7个种群，每个种群10株植物移植到种有3种泽兰属植物的花盆中，植物间隔10厘米，共盆。土壤为含有70%的森林表土和30%的河沙的混合物。幼苗分为两组。低营养组和高营养组。每个种群5个花盆，并进行每种竞争（单独或与邻居）处理，共盆。在植物开花前收获，60℃烘干称重。

2、在墨西哥进行同质园实验

植物培养方法同上所述，在室外进行植物培养。除此之外计算每个个体的受损叶数和叶总数，计算受损叶的百分比，在植物开花前收获，60℃烘干称重。

3、渗滤液实验

比较了飞机草渗滤液对墨西哥本地植物和中国的本地植物萌发和生长的影响。采集了中国7种本地植物和墨西哥的8种本地植物，所有采集的本地种与飞机草同域分布。将野外采集的飞机草叶片干燥磨成粉，将叶粉浸泡在蒸馏水(每ml蒸馏水2.5g)中，4℃浸泡48h，用双层纱布过滤两次。滤液为2.5%的叶提取液，在4℃保存至使用。将本地种种子打破休眠后，在培养皿中置于滤纸上萌发，每培养皿中加入4毫升叶提取物。采用4种浓度的叶提取物(2.5%、1.25%、0.25%和0.0%（蒸馏水为对照），5个重复。记录发芽的数量（胚根的出现），当连续三天种子不再萌发时，测定了胚根长度，算发芽率。

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研究结果

1、在中国的同质种植园实验中，高营养条件下飞机草入侵地种群竞争能力高于原产地种群；低养分条件下飞机草两地种群竞争能力差异不显著。在墨西哥的同质种植园实验中，飞机草入侵地种群受天敌危害更严重，但竞争能力与原产地种群差异不显著。表明飞机草入侵种群可能通过进化提高了竞争能力，降低了天敌防御能力，支持增强竞争能力的进化假说（图一）。

图一

2、无论在中国还是在墨西哥的同质种植园中，飞机草原产地种群的竞争能力均强于来自中国的本地植物，表明飞机草对中国本地植物具有先天的竞争优势。

3、无论在中国还是在墨西哥的同质种植园中，来自墨西哥的本地植物对飞机草的竞争响应均强于来自中国的本地植物（受飞机草竞争影响更大）；在墨西哥的同质种植园中，来自墨西哥的本地植物对飞机草的竞争影响都显著高于来自中国的本地植物（图二）。上述结果表明，来自飞机草原产地墨西哥的本地植物竞争能力强于来自飞机草入侵地中国的本地植物，支持生物阻抗假说。

图二·

4、与来自墨西哥的本地植物相比，来自中国的本地植物种子萌发对飞机草化感作用更敏感（图三），支持新化学武器假说。

图三

5、增强竞争能力的进化、先天的竞争优势、本地植物的生物阻抗和新化学武器可能共同推动了飞机草的成功入侵，也说明同时在多个环境条件下研究多个互不排斥的入侵机制或假说至关重要。

审稿：王毅

投稿：周悦

编辑：赖雨欣