據(jù)中國農(nóng)科院最新消息，該院深圳農(nóng)業(yè)基因組研究所萬方浩、錢萬強和樊偉團隊聯(lián)合華南師范大學(xué)和華南農(nóng)業(yè)大學(xué)，從多個角度研究被稱為“一分鐘一英里雜草”的薇甘菊（Mikania micranth），首度揭示了它在全球入侵過程中的環(huán)境適應(yīng)性進化和快速生長的分子機制，為有效防治和管控其進一步入侵提供了理論依據(jù)。相關(guān)研究成果新近在線發(fā)表于《自然·通訊（Nature Communication）》。
據(jù)介紹，薇甘菊生長速度快，可攀爬、抑制或殺死其他植物，被稱為“生物多樣性終極殺手”；原產(chǎn)于中美洲和南美洲，隨后入侵東南亞、南太平洋的多個國家，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)每年就因其泛濫造成生態(tài)經(jīng)濟損失近10億元。
薇甘菊危害及全球分布圖
為從根本上解析薇甘菊快速生長和入侵的機制，研究團隊構(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)，從薇甘菊的光合作用、化感物質(zhì)、與土壤微生物作用等方面揭示了其快速生長和環(huán)境適應(yīng)的分子機制。研究發(fā)現(xiàn)，薇甘菊大約3000萬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)、氮磷鉀的代謝和運輸?shù)然蚣易灏l(fā)生顯著的擴張。研究發(fā)現(xiàn)，薇甘菊屬于碳3植物，但可在白天和夜晚分別利用不同的光合途徑進行二氧化碳的固定，使其凈光合速率接近于碳4植物，充足的碳水化合物導(dǎo)致它的快速生長特性；同時，薇甘菊還可以通過自身的化感物質(zhì)有效富集固氮菌和氨化細菌，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。
薇甘菊快速生長的分子機制
該成果為下一步從分子水平精準(zhǔn)防控薇甘菊提供了理論依據(jù)，也為利用基因組學(xué)技術(shù)開展入侵生物防治、保障生態(tài)環(huán)境可持續(xù)發(fā)展提供了決策依據(jù)和技術(shù)支撐。
