薇甘菊這種原產(chǎn)南美的野生菊科植物，是植物界“臭名昭著”的生物多樣性殺手，早早列入世界上最有害的100種外來(lái)入侵物種之一，也是中國(guó)首批外來(lái)入侵物種，僅珠三角地區(qū)每年就因?yàn)檗备示盏姆簽E造成生態(tài)經(jīng)濟(jì)損失近10億元。日前，我國(guó)科學(xué)家發(fā)布了“關(guān)于重要入侵植物薇甘菊的研究成果”，該研究從多個(gè)角度揭示了薇甘菊在全球入侵過(guò)程中的環(huán)境適應(yīng)性進(jìn)化和快速生長(zhǎng)的分子機(jī)制，為有效防治和管控薇甘菊提供了理論依據(jù)。該成果由中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院深圳農(nóng)業(yè)基因組研究所萬(wàn)方浩、錢萬(wàn)強(qiáng)和樊偉團(tuán)隊(duì)，聯(lián)合華南師范大學(xué)和華南農(nóng)業(yè)大學(xué)共同完成，并于2020年1月17日發(fā)表在《自然?通訊》雜志上。今日（1月20日），新京報(bào)記者采訪了課題組專家劉博，揭秘這次對(duì)生物多樣性殺手的最新研究突破?！?/p>
薇甘菊。受訪者供圖
一分鐘一英里的雜草
薇甘菊是菊科野生植物，菊科是一個(gè)大家族，全世界約有1000屬，25000到30000種左右。其中有人類馴化的觀賞性植物如菊、翠菊、大麗菊、金光菊、金雞菊等，還有可食用植物如萵苣、茼蒿、菊芋等，油料作物則包括向日葵、蒼耳等，還有藥用的如白術(shù)、蒼術(shù)、蒲公英。
3千萬(wàn)年以前，薇甘菊只是菊科大家庭中的普通一員，和向日葵是“近親”，在距今3千萬(wàn)年左右的一次進(jìn)化中，薇甘菊出現(xiàn)了全基因組二倍化和大量的片段復(fù)制事件，這使得它的光合作用與暗反應(yīng)、氮磷鉀的代謝和運(yùn)輸?shù)然蚣易灏l(fā)生顯著的擴(kuò)張。研究發(fā)現(xiàn)，薇甘菊可以24小時(shí)不間斷地進(jìn)行光合作用，同時(shí)，它還可以通過(guò)自身的化感物質(zhì)有效地富集固氮菌和氨化細(xì)菌，加速了根際土壤的養(yǎng)分循環(huán)，為其快速的生長(zhǎng)提供充足養(yǎng)分。
“它長(zhǎng)得特別快，每個(gè)莖節(jié)都會(huì)扎根”，課題組專家劉博告訴新京報(bào)記者。資料顯示，成熟期的薇甘菊一個(gè)節(jié)1天生長(zhǎng)近20厘米。在深圳內(nèi)伶仃島，薇甘菊的一個(gè)節(jié)在一年中所分枝出來(lái)的所有節(jié)的生長(zhǎng)總長(zhǎng)度為1007米。由于其蔓延速度極快，故有些學(xué)者稱其為“一分鐘一英里的雜草”。
如果只是長(zhǎng)得快，遠(yuǎn)稱不上“殺手”。薇甘菊還會(huì)危害其它植物，劉博解釋說(shuō)，“它們善于纏繞和攀附于其它植物上將它們覆蓋，阻止其它植物進(jìn)行光合作用，從而使其死亡。此外，薇甘菊還會(huì)向土壤中釋放化感物質(zhì)，抑制其它植物的種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)?！?/p>
從20世紀(jì)80、90年代，在內(nèi)伶仃島，薇甘菊入侵之后，短短幾年之內(nèi)，全島35%以上的島嶼面積被其覆蓋，造成林木枯死面積達(dá)50公頃；40%-60%的低矮灌木林被其全部覆蓋。由于薇甘菊對(duì)島上生態(tài)系統(tǒng)的嚴(yán)重破壞，導(dǎo)致大量物種從島上消失，獼猴等珍稀動(dòng)物因缺乏食物而瀕于滅絕。也就是說(shuō)，它所到之處，只剩下它可以存活，所以它才被稱為“生物多樣性殺手”。
被薇甘菊覆蓋的大樹(shù)，因?yàn)闊o(wú)法進(jìn)行光合作用會(huì)逐漸死去。受訪者供圖
強(qiáng)大的傳播能力
根據(jù)香港植物標(biāo)本記載，最早的薇甘菊標(biāo)本是1884年采自香港動(dòng)植物園引種栽培，1919年在歌賦山采集到野生的薇甘菊標(biāo)本。1984年在深圳發(fā)現(xiàn)，2008年來(lái)已廣泛分布在珠江三角洲地區(qū)。薇甘菊頭狀花序，在枝端常排成復(fù)傘房花序狀，花序漸纖細(xì)，也有一定的觀賞價(jià)值。
薇甘菊沒(méi)有“自生自滅”，反而在一個(gè)適宜生存且沒(méi)有天敵的環(huán)境里野蠻生長(zhǎng)。在今天，我國(guó)廣西、廣東、海南、云南等地已經(jīng)出現(xiàn)大規(guī)模生長(zhǎng)的薇甘菊，同時(shí)南方大部分地方也都已經(jīng)發(fā)現(xiàn)它的蹤跡。
薇甘菊的生命力非常頑強(qiáng)，科學(xué)家曾經(jīng)做過(guò)一個(gè)剪葉對(duì)照實(shí)驗(yàn)，將薇甘菊和6種其伴生植物作為對(duì)比對(duì)象，人為剪掉所有植株的所有葉片。30天后，對(duì)照植物中90%以上的植株死亡，而薇甘菊仍能夠正常生長(zhǎng)。
此外，薇甘菊還有強(qiáng)大的傳播能力，有專家通過(guò)數(shù)學(xué)方式測(cè)算，結(jié)果顯示，“一粒薇甘菊種子，5年繁殖的數(shù)量可以達(dá)到若干兆株……不僅足以播種整個(gè)地球表面，甚至可以覆蓋太陽(yáng)系所有行星”。
薇甘菊全球分布圖。受訪者供圖
“給我一個(gè)機(jī)會(huì)，我就能征服宇宙”，這就是薇甘菊。當(dāng)然，這只是計(jì)算所有種子都能成活的情況，現(xiàn)實(shí)中并不會(huì)出現(xiàn)，但這足以說(shuō)明薇甘菊繁衍能力的強(qiáng)大之處。劉博介紹說(shuō)，“薇甘菊開(kāi)花數(shù)量很大，0.25平方米面積內(nèi)，計(jì)有頭狀花序達(dá)20535-50297個(gè)，合小花82140-201188朵，花生物量占地上部分生物量的38.4%-42.8%。它的種子細(xì)小，長(zhǎng)1.2-2.2毫米，寬0.2-0.5毫米，千粒重0.0892克，可以隨風(fēng)飄散，同時(shí)也可以通過(guò)人畜活動(dòng)傳播，包括運(yùn)輸也會(huì)幫助薇甘菊傳播”。
尋找薇甘菊泛濫的根源
在今天，薇甘菊已經(jīng)成為世界上最具危害性的植物之一。
在我國(guó)，有測(cè)算顯示，僅珠三角地區(qū)每年就因?yàn)檗备示盏姆簽E造成生態(tài)經(jīng)濟(jì)損失近10億元。其危害對(duì)象主要是天然林業(yè)及橡膠等作物。因?yàn)檗r(nóng)田作物管理嚴(yán)格，目前危害不大，“農(nóng)田有人管，有雜草就拔了，但一些天然林區(qū)，人跡罕至，結(jié)果造成薇甘菊泛濫?！?/p>
目前，防控薇甘菊的主要方式是人工清除和化學(xué)農(nóng)藥，但在深山密林中，很難精準(zhǔn)施藥，因此效果不佳。同時(shí)，化學(xué)除草劑本身不具備靶向性，并且對(duì)生態(tài)系統(tǒng)會(huì)造成不可補(bǔ)救的影響，因此在野外同樣難以施用。
此次研究從基因角度，揭示了薇甘菊在全球入侵過(guò)程中的環(huán)境適應(yīng)性進(jìn)化和快速生長(zhǎng)的分子機(jī)制，這為有效防治和管控薇甘菊進(jìn)一步入侵提供了理論依據(jù)。
劉博介紹，“我們這項(xiàng)研究，目前還是基礎(chǔ)性研究，主要是從分子層面，分析明白了它為什么有這么強(qiáng)的適應(yīng)性和傳播能力。此后，就可以在這個(gè)基礎(chǔ)上，研制具有靶向性的生物藥劑，精準(zhǔn)地防控薇甘菊，防止它進(jìn)一步蔓延”。
