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從中國農(nóng)科院獲悉，《自然·通訊(Nature Communication)》于1月17日在線發(fā)表中國農(nóng)業(yè)科學院深圳農(nóng)業(yè)基因組研究所萬方浩、錢萬強和樊偉團隊關于重要入侵植物薇甘菊(Mikania micranth)的研究成果，多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，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”，屬蔓藤植物，繁殖能力強，既可有性繁殖，又能無性繁殖。生長速度快，可攀爬、抑制或殺死其他植物，被稱為“植物殺手”、“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。

圖1 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，從薇甘菊的光合作用、化感物質、與土壤微生物作用等幾方面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)，薇甘菊屬于C3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C4植物，充足的碳水化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。

圖2薇甘菊快速生長的分子機制

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。