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Hongyang Chen1,2,3†, Shiyu Diao1,2,3†, Tiantian Qin1,2,3, Kaiyun Fu4, Hanyue Wang1,2,3*, Shengtianzi Dong1,2,3*
摘要： 在资源分布不可预测的环境中，优化萌发时机对于入侵性一年生植物种群在扩张分布范围与缓解种内竞争之间取得平衡至关重要。然而，土壤种子库感知种群密度并据此调控休眠的化学机制仍不清楚。本研究以全球性入侵植物三裂叶豚草（Ambrosia trifida L.） 为模式物种，将浓度–响应生物测定与代谢组学、转录组学联合分析相结合，以阐明调控种子萌发的种内化学信号通路。研究鉴定出四种构成功能分化调控网络的关键次生代谢物（P < 0.01）。香草醛（Vanillin） 表现出双相浓度–响应特征，在低浓度下促进萌发，而在高浓度下抑制萌发；伞形酮（Umbelliferone）作为线性萌发抑制剂，三叶豆苷（Trifolin） 则作为线性促进剂。值得注意的是，异补骨脂素（Angelicin） 完全由种子产生，作为浓度依赖型促进剂发挥作用，代表一种种子库特异的密度信号。多组学整合分析揭示，异补骨脂素在上调核糖体生物合成与激素信号转导的同时，也协同富集核苷酸代谢与脂质代谢通路。这种稳健的基因–代谢物协同调控体现出一种有序的分子重编程过程，可为种子的快速建植作好准备，使该信号的功能超越了单纯的休眠解除。上述发现为一种化学信号介导的密度依赖调控系统提供了证据——该系统整合了来自衰败植株的“历史信号”与来自种子库的“实时信号”，或可使植物种群响应种内密度对萌发比例进行动态调节。本研究为理解入侵物种的两头下注策略提供了新视角，并为基于干扰种内化学通讯的管理措施提出了候选靶点。
