紫外UV-B辐射增加对外来杂草入侵能力的影响

全球环境变化因子（例如全球变暖、CO2浓度升高、生境破碎化等）对外来入侵植物的影响得到了广泛的研究。虽然臭氧层衰减从而导致太阳紫外（UV-B）辐射增加是一个显著的全球变化事件，然而人们很少关注紫外UV-B辐射增加对外来植物竞争和入侵能力有何影响。本项目以外来入侵杂草（紫茎泽兰和飞机草）和本地同属杂草（多须公和白头婆）为研究材料。主要进行以下研究内容：（1）在UV-B辐射增加的环境条件下，比较外来入侵杂草与本地土著杂草形态建成的变化；（2）比较外来入侵杂草与本地土著杂草的UV-B辐射保护能力和UV-B辐射损伤修复能力的差异；（3）UV-B辐射增加对两类杂草植物光合作用生理的影响；（4）UV-B辐射增加对外来入侵植物与本地土著植物之间竞争关系的影响。本项目研究有助于在全球变化的背景下加强对外来植物入侵的认识，有助于进一步地认识全球环境因子的变化对生物多样性的影响。

虽然UV-B辐射增加是一个显著的全球变化事件，然而人们很少关注紫外UV-B辐射增加对外来植物竞争和入侵能力有何影响。本项目研究：1外来入侵杂草和本地土著杂草对紫外UV-B辐射增加的形态可塑性变化；2紫外UV-B辐射增加对两类杂草植物UV-B辐射保护机制和损伤修复能力的影响；3紫外UV-B辐射增加对两类杂草植物光合作用的影响；4紫外UV-B辐射增加对外来入侵杂草与本地土著杂草竞争关系的影响。研究结果表明： 1在UV-B辐射增加的环境条件下，外来入侵植物紫茎泽兰采用叶片内卷减少叶面积，表面发亮，使得叶片表面反射率增高，其利用较强的形态可塑性变化特征有效地减少UV-B辐射对叶片的伤害； 2外来入侵植物紫茎泽兰在UV-B辐射增加的环境条件下，抗氧化系统中的抗氧化酶迅速做出了响应，为了清除植物体内ROS都表现出较高的活性，生理保护机制和损伤修复机制响应迅速，减轻UV-B 辐射损伤，以增加对环境胁迫的耐受性；3在UV-B 辐射增加的环境条件下，紫茎泽兰光合能力受到抑制，但因其具有较高的形态可塑性和较强的生理保护机制一定程度降低了伤害作用；4随着UV-B 辐射的增加，叶黄素循环组分含量先上升后下降，最后趋于平稳，较高的叶黄素循环组分含量有利于过多热能的快速耗散，从而具有较强的光保护能力；5增加UV-B辐射导致外来入侵杂草紫茎泽兰的株高显著降低，而本地土著杂草艾草受到的影响较小，前者生物量显著降低，而后者生物影响较小；6在光合作用方面，艾草对UV-B增强的响应比紫茎泽兰敏感，而在抗氧化能力方面，紫茎泽兰氧化物清除能力比艾草强，两类杂草对UV-B辐射增加的环境的适应能力及抗逆性都比较强。总的来看，在UV-B辐射增加的环境条件下，在辐射初期入侵植物紫茎泽兰利用较强的形态可塑性有效地减少UV-B辐射对叶片的伤害，从而起到自我保护作用；同时，抗氧化系统能有效清除UV-B辐射增加诱导的植物体内活性氧化物，能减轻UV-B 辐射损伤；紫茎泽兰能利用有效的光保护机制和生理生态适应策略来减轻自己遭受UV-B辐射增加的伤害。另外，艾草作为一种本土杂草适应了其高海拔地区高辐射的环境，紫茎泽兰作为一种入侵杂草在其入侵的过程中获得了更多的变异，从而能够忍受更广泛的生态环境。在UV-B辐射持续增强的全球变化背景下，紫茎泽兰在低海拔地区入侵能力将相对进一步增强，而在高海拔区入侵能力可能保持不变。