近日，《自然·通訊》在線發(fā)表中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院深圳農(nóng)業(yè)基因組研究所萬方浩、錢萬強(qiáng)和樊偉團(tuán)隊(duì)關(guān)于重要外來入侵植物薇甘菊的研究成果，該研究從多個(gè)角度揭示了薇甘菊在全球入侵過程中的環(huán)境適應(yīng)性進(jìn)化和快速生長的分子機(jī)制。該成果由基因組所主持，聯(lián)合華南師范大學(xué)和華南農(nóng)業(yè)大學(xué)共同完成，為有效防治和管控薇甘菊進(jìn)一步入侵提供了理論依據(jù)。
薇甘菊又叫“一分鐘一英里雜草”，生長速度快，可攀爬、抑制或殺死其他植物，被稱為“生物多樣性終極殺手”。薇甘菊原產(chǎn)于中美洲和南美洲，隨后入侵到東南亞、南太平洋的多個(gè)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(kuò)散到廣東、廣西、云南、海南等地，是華南地區(qū)危害最大的入侵植物之一，僅珠三角地區(qū)每年就因?yàn)檗备示盏姆簽E造成生態(tài)經(jīng)濟(jì)損失近10億元。
為從根本上解析薇甘菊快速生長和入侵的機(jī)制，研究團(tuán)隊(duì)構(gòu)建了染色體水平的高質(zhì)量薇甘菊參考基因組，利用比較基因組學(xué)、代謝組學(xué)、轉(zhuǎn)錄組學(xué)和土壤宏基因組學(xué)技術(shù)，揭示了其快速生長和環(huán)境適應(yīng)的分子機(jī)制。
研究發(fā)現(xiàn)，薇甘菊大約3千萬年前與近緣物種向日葵分化，由于一次近期的全基因組二倍化和大量的片段復(fù)制事件，使其光合反應(yīng)與暗反應(yīng)、氮磷鉀的代謝和運(yùn)輸?shù)然蚣易灏l(fā)生顯著的擴(kuò)張。研究發(fā)現(xiàn)，薇甘菊可在白天和夜晚分別利用不同的光合途徑進(jìn)行二氧化碳的固定，充足的碳水化合物導(dǎo)致了它的快速生長特性。同時(shí)，薇甘菊還可以通過自身的化感物質(zhì)有效地富集固氮菌和氨化細(xì)菌，加速了根際土壤的養(yǎng)分循環(huán)，為其快速的生長提供充足養(yǎng)分。
該成果揭示了薇甘菊快速生長和入侵過程中的環(huán)境適應(yīng)性進(jìn)化機(jī)制，對于下一步從分子水平開展精準(zhǔn)防控提供了理論依據(jù)，對于利用基因組學(xué)技術(shù)開展入侵生物的防治提供了參考，也為保障生態(tài)環(huán)境可持續(xù)發(fā)展提供決策依據(jù)和技術(shù)支撐。
