紫茎泽兰入侵对当地植物病原菌种群结构的时空动态影响及生态风险评估

It is rare to explore the ecological risk and effects of invasive plant on local plant pathogen community. In a long-term period after invasion, exotic plants, on one side, maybe accumulate pathogens and change the local plant pathogen community, which in turn influence the invasive process and consequence; on the other side, the fast-formed invasive plant population with high-density and low genetic diversity will influence the evolution and transmission of local pathogens of crops and native plants, and further produce great ecological risk. In this project, our research works will focus on temperal and spatial effects of an invasive plant Ageratina adenophora in south-west of China, to ask: (1) what is the characteristics of accumulating leafspot fungal pathogens by A. adenophora? (2) does A. adenophora invasion change the structure of specialist and generalist pathogens in local ecsystem? (3) does the invasion of A. adenophora influence the evolution and transmission of the local pathogens of crops and native plant, and what is the ecological risk? The resulting data is theoretically important for understanding the impacts and feedbacks of local ecosystem invaded by exotic plants and, it is also practically important for development of biocontrol for A. adenophora invasion. In addition, it is able to provide novel research fields for evaluation of ecological risk caused by invasive plant and control of local crop disease in future.

入侵植物对当地植物病原菌的结构影响以及由此产生的系统性生态风险很少有报道。长期来看，我们认为入侵植物在不断积累自身病原菌的同时，也会改变当地生态系统的植物病原菌种群结构，影响到入侵的过程和结果；其次，入侵植物这种快速形成的高密度、低遗传结构的环境会影响当地经济作物和自然植物病原菌的进化，进而产生潜在的生态危害。基于这些预期，本项目以在我国西南地区广泛入侵的紫茎泽兰为研究对象，在大的时空尺度上研究：（1）紫茎泽兰积累叶斑病原真菌的规律、特征如何？（2）紫茎泽兰入侵是否影响了当地植物生态系统专有病原菌和泛病原菌的结构？（3）紫茎泽兰入侵是否影响了当地植物和经济作物病原菌的适应进化？其潜在的生态危害如何？研究结果将对人们了解植物入侵对生态系统的影响及反馈有重要理论意义，对开发紫茎泽兰生防菌剂具有重要实践价值。此外，对于入侵植物的地区生态风险评估和经济植物疾病防控也可提供全新研究视角。

入侵植物对当地植物病原菌的结构影响以及由此产生的系统性生态风险很少有报道。长期来看，我们认为入侵植物在不断积累自身病原菌的同时，也会改变当地生态系统的植物病原菌种群结构，影响到入侵的过程和结果；其次，入侵植物这种快速形成的高密度、低遗传结构的环境会影响当地经济作物和自然植物病原菌结构，进而产生潜在的生态危害。基于这些预期，本项目以在我国西南地区广泛入侵的紫茎泽兰为研究对象，在大的时空尺度上研究：（1）紫茎泽兰积累叶斑病原真菌的规律、特征如何？（2）紫茎泽兰入侵是否影响了当地植物生态系统专有病原菌和泛病原菌的结构？（3）紫茎泽兰入侵是否影响了当地植物和经济作物病原菌的适应进化？其潜在的生态危害如何？研究结果发现：（1）紫茎泽兰叶含有多种坏死性病原真菌；其内生菌群落和叶斑病病原菌组成不同；接种试验表明当地的病原菌可以无症状地感染紫茎泽兰的叶子，暗示紫茎泽兰是本地植物病原真菌的有效宿主，能够改变入侵生态系统病原菌的种群结构；（2）紫茎泽兰的叶斑具有多种病原菌，其种群结构和毒力进化受传播方式影响。随着时间的推移，叶斑内的病原菌群落香农多样性降低；此外，垂直传输病原菌对寄主紫茎泽兰的毒力降低，但那些水平传播真菌的毒力增强。（3）紫茎泽兰携带的炭疽菌能够对当地经济作物草莓具有极大的疾病传播危害。研究结果对人们了解植物入侵对生态系统的影响及反馈有重要理论意义，对开发紫茎泽兰生防菌剂具有重要实践价值。此外，对于入侵植物的地区生态风险评估和经济植物疾病防控也可提供全新研究视角。本研究主要结果已发表在《New phytologist》、《PLoS Pathogens》、《Proceedings of the Royal Society B》、《Frontiers in Microbiology》等植物学、病原学、微生物学领域的国际主流期刊。