外來(lái)植物與植食性昆蟲(chóng)的互作關(guān)系演化，是外來(lái)植物成功入侵的重要原因。外來(lái)植物進(jìn)入新生境后，由于逃離了原產(chǎn)地專(zhuān)食性昆蟲(chóng)的取食（天敵逃逸假說(shuō)），進(jìn)而增強了對入侵地廣食性昆蟲(chóng)的防御（防御轉移假說(shuō)）。植物抵御昆蟲(chóng)的化學(xué)防御是有成本的，“昂貴”的組成型防御和“廉價(jià)”的誘導型防御存在權衡，并受昆蟲(chóng)取食壓力的影響。然而，昆蟲(chóng)取食壓力如何驅動(dòng)入侵植物對廣食性昆蟲(chóng)防御策略的演化及其生態(tài)效應仍不明確。  

　　2023年6月30日，河南大學(xué)丁建清團隊和中國科學(xué)院武漢植物園黃偉團隊合作在國際生態(tài)學(xué)期刊Ecology Letters在線(xiàn)發(fā)表題為“Trade- offs in non- native plant herbivore defences enhance performance”的研究論文，揭示了昆蟲(chóng)取食壓力重塑入侵植物對廣食性昆蟲(chóng)的防御策略，將更多的防御資源用于生長(cháng)，進(jìn)而促進(jìn)外來(lái)植物入侵。  

　　研究團隊通過(guò)大范圍的野外調查、12對入侵植物及其近緣本土種的同質(zhì)園實(shí)驗、昆蟲(chóng)生測實(shí)驗、代謝分析和控制實(shí)驗，探究了入侵植物對廣食性昆蟲(chóng)的防御策略演化及其生態(tài)效應。野外調查和同質(zhì)園實(shí)驗表明，入侵植物的昆蟲(chóng)取食率低于本土植物，且不同入侵植物之間和不同本土植物之間的昆蟲(chóng)取食率存在差異。昆蟲(chóng)生測實(shí)驗顯示，入侵植物的組成防御低于本土植物，而入侵植物的誘導防御高于本土植物；入侵植物的組成防御與昆蟲(chóng)取食壓力呈正相關(guān)，誘導防御與昆蟲(chóng)取食壓力呈負相關(guān)；本土植物的組成防御和誘導防御與昆蟲(chóng)取食壓力沒(méi)有相關(guān)性。代謝分析發(fā)現，總酚類(lèi)次生代謝物質(zhì)在調節入侵植物的組成防御和誘導防御過(guò)程中發(fā)揮重要作用?？刂茖?shí)驗進(jìn)一步證明，昆蟲(chóng)取食壓力降低后，入侵植物通過(guò)改變對廣食性昆蟲(chóng)的防御策略，將更多的防御資源用于生長(cháng)。以上研究結果揭示了植物增強競爭能力的新的進(jìn)化機制，并對豐富入侵植物與植食性昆蟲(chóng)互作關(guān)系的演化理論具有重要意義。  

　　河南大學(xué)丁建清團隊的孫曉副教授為論文第一作者，中國科學(xué)院武漢植物園黃偉研究員為論文通訊作者，河南大學(xué)丁建清、孫玉梅、曹雪瑤、翟新叢，中國科學(xué)院武漢植物園萬(wàn)金龍，以及美國蒙大拿大學(xué)Ray Callaway和美國佛羅里達大學(xué)S. Luke Flory為共同作者。研究得到國家自然科學(xué)基金等項目資助。  

　　論文鏈接

圖1. 以四大名著(zhù)之一《西游記》的故事脈絡(luò )，整合天敵逃逸假說(shuō)、防御轉移假說(shuō)和競爭力增強進(jìn)化假說(shuō)。入侵植物傳入新生境后，逃離原產(chǎn)地專(zhuān)食性昆蟲(chóng)取食（天敵逃逸假說(shuō)，ERH），進(jìn)化出對廣食性昆蟲(chóng)更強的防御能力（防御轉移假說(shuō)，SDH）。昆蟲(chóng)取食壓力重塑入侵植物對廣食性昆蟲(chóng)的防御策略，降低“昂貴”的組成防御，提高“廉價(jià)”的誘導防御，進(jìn)而將更多防御資源用于生長(cháng)，進(jìn)而提高其競爭力（競爭力增強進(jìn)化假說(shuō)，EICA）。