近日，《自然·通訊》在線發(fā)表中國農業(yè)科學院深圳農業(yè)基因組研究所萬方浩、錢萬強和樊偉團隊關于重要外來入侵植物薇甘菊的研究成果，該研究從多個角度揭示了薇甘菊在全球入侵過程中的環(huán)境適應性進化和快速生長的分子機制。該成果由基因組所主持，聯(lián)合華南師范大學和華南農業(yè)大學共同完成，為有效防治和管控薇甘菊進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)每年就因為薇甘菊的泛濫造成生態(tài)經(jīng)濟損失近10億元。
為從根本上解析薇甘菊快速生長和入侵的機制，研究團隊構建了染色體水平的高質量薇甘菊參考基因組，利用比較基因組學、代謝組學、轉錄組學和土壤宏基因組學技術，揭示了其快速生長和環(huán)境適應的分子機制。
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制事件，使其光合反應與暗反應、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，充足的碳水化合物導致了它的快速生長特性。同時，薇甘菊還可以通過自身的化感物質有效地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。
該成果揭示了薇甘菊快速生長和入侵過程中的環(huán)境適應性進化機制，對于下一步從分子水平開展精準防控提供了理論依據(jù)，對于利用基因組學技術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)和技術支撐。
