是什么让侵入性非原生芦苇在湿地中茁壮成长？——关注生物多样性安全

译者按：4月15日，是第七个全民国家安全教育日，也是《中华人民共和国生物安全法》（简称《生物安全法》）正式施行一周年纪念日。《生物安全法》以保障人民生命健康为立法宗旨。该法涉及卫生、农业、科技、资源环境等多个方面，和我们每个人的生存发展息息相关。笔者系统梳理了当前我国生物安全领域所存在的8个主要风险：重大新发传染病和动植物疫情；生物技术发展；实验室安全；人类遗传资源和生物资源的安全；外来物种入侵和生物多样化受到威胁；微生物耐药抗药性；生物恐怖袭击；生物武器威胁。中国生物多样性保护与绿色发展基金会健康与生物安全工作组从世界知名期刊PHYS. ORG了解到路易斯安那州立大学（ Louisiana State University ）关于外来物种入侵和生物多样化最新研究。侵入性芦苇亚种正在破坏适应本地芦苇的生态系统，我们可能会失去许多当地生物多样性。现将相关研究编译发布如下，供感兴趣的朋友参考和了解。

（按语/Daisy 审核/ Lucy）

密西西比河三角洲是世界上最大的芦苇（Phragmites australis）连片区。但是，这种植物可以长到近20英尺高，并且在稳定该州海岸免受侵蚀方面起到了关键作用。实际上，它并非路易斯安那州的原生植物，至少不完全是当地原生植物。

芦苇有多种基因型。芦苇亚种——美国芦苇亚种（Phragmites australis americanus）是美国和加拿大的本土亚种。然而，侵入性芦苇亚种起源于中欧，后来被引入美国。现在被认为是北美最有问题的入侵物种之一。

让环境研究人员感到困惑的是侵入性芦苇展示了超越本土芦苇的能力。美洲人在湿地中繁衍生息的能力，尤其是在五大湖周围，通常会长得更高、密度更高，进而扰乱当地的生态系统。

在《分子生态学（Molecular Ecology）》杂志最近发表的一项研究中，路易斯安那州立大学的研究人员、杜兰大学（Tulane University）和美国地质调查局（U.S. Geological Survey）合作，研究了澳大利亚芦苇的基因组基础，并研究了侵入性芦苇亚种与本土芦苇亚种相比，在湿地中繁衍的确切原因。在这项开创性的基因组研究中，样本来自五大湖地区周围的地点，尽管这种植物可以在整个北美生长。

“我们正在努力了解入侵植物的基因组基础。”伦敦州立大学生物科学系达萨纳亚克实验室（Dassanayake Lab in LSU's Department of Biological Sciences）的研究助理教授，他也是论文主要作者吴东哈（Dong-Ha Oh）谈到。

该项目为这种全球公认的入侵植物提供了第一个基因组参考。一方面，这可供研究入侵物种进化的植物科学家参考，另一方面，也可以为基于遗传策略，管理保护入侵植物的科学家利用。

该研究还包括基因表达数据的比较，或比较转录组学。当与新组装的基因组一起使用时，这表明与病原体和防御反应相关的基因在入侵亚种中持续高表达，而在本地亚种中发现的类似基因的表达水平要低得多，并且只有存在病原体时才被诱导。

路易斯安那州立大学生物科学系副教授、论文第一作者马赫希·达萨纳亚克（Maheshi Dassanayake）说：“我们在入侵植物中看到了一种内置的防御反应，远远高于本土植物。例如，如果我们给这两种植物都注入一种病原体，然后测试发生了什么。我们会看到原生本土植物对攻击做出剧烈反应，而入侵植物则不在乎，因为它总是有自己的防护罩。”

达萨纳亚克实验室的研究生查图拉·维杰辛格（Chathura Wijesinghege）通过追踪芦苇和近亲草的进化史，为这项研究做出了贡献。达萨纳亚克实验室受邀参与杜兰大学的基思·克莱（Keith Clay）和美国地质勘探局的库尔特·科瓦尔斯基（Kurt Kowalski）之间的一个现有项目，该项目资助了一个基因组项目，目的是设计基因控制措施，以区分本地亚种和入侵亚种，而不会对本地动植物造成无意损害。

科瓦尔斯基提出：“美国地质调查局认识到管理的需要，并开始对芦苇的基因组成进行分析，作为新研究的一部分。这项前沿研究为控制侵入性芦苇的物种特异性治疗的进一步发展提供了路线图，并提供了与其他草相比的认知。”

达萨纳亚克实验室使用了路易斯安那州立大学的高性能计算服务，分析了入侵植物的基因组，并揭示了基因组范围内复制事件的独特历史。这可能为入侵亚种和本地亚种的分化提供了新的遗传材料。在确定了基因组中的参考基因后，研究小组对比了它们在本地亚种和入侵亚种中的表达。

“这种侵入性芦苇亚种正在破坏适应本地芦苇的生态系统，（美国地质调查局）希望找到一些生物解决方案，避免使用通用除草剂或劳动密集型机械清除，”吴东哈说。“如果我们离开它，也许在几百年后，生态系统最终会适应这种入侵物种，但我们可能会同时失去许多当地生物多样性。因此，植物生物学家和保护生物学家可以共同努力，找到有效和可持续的解决方案来控制这个问题，以免对我们的本土社区物种造成不可逆转的损害。”

原文参看：

https://phys.org/news/2022-04-invasive-non-native-reed-grass-wetlands.html

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整理：Daisy

审核：Lucy