摘要:
硅是地壳中含量第二丰富的元素,能在大地理尺度范围内影响植物防御,这在非本地植物中是一个有趣但尚未被充分探索的议题。本研究以入侵植物互花米草(Spartina alterniflora)为研究对象,采集了其原产地与引种地16个地理种群,探讨了硅介导的植物防御/营养性状的变异及其对广食性昆虫黏虫(Mythimna separata)和东亚飞蝗(Locusta migratoria)适口性的影响。结果发现,硅添加整体上促进了互花米草叶片中的硅积累(+76%),增强了其物理和化学防御能力(茉莉酸+28%、类黄酮+12%、叶片硬度+9%),并降低了植物的营养品质(碳含量−2%、碳氮比+5%),最终抑制了两种广食性昆虫的生长(黏虫:−28%;东亚飞蝗:−43%)。无论是否添加硅,互花米草引种地种群叶片硅含量均显著高于其原产地种群。然而,硅添加在低纬度引种地种群中引起的叶片硅积累幅度(+81%)高于高纬度引种地种群(+63%)。此外,硅积累影响广食性昆虫生长的机制因植物种群来源而异:在原产地种群中通过增强质量型和数量型化学防御而实现,而在引种地种群中则通过提升数量型化学防御或结构防御而实现。上述研究结果表明,互花米草引种地种群在硅介导下的防御策略可能发生了快速进化,揭示了非本地植物如何利用硅提升其防御能力,强调了类金属元素防御在植物入侵成功中的重要作用。
关键词:
生物入侵,
草食作用,
纬度变异,
植物防御,
入侵生态学,
物种互作,
硅