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種外來入侵物種之一，也是中國首批外來入侵物種，僅珠三角地區(qū)每年就因為薇甘菊的泛濫造成生態(tài)經(jīng)濟損失近10億元。日前，我國科學(xué)家發(fā)布了“關(guān)于重要入侵植物薇甘菊的研究成果”，該研究從多個角度揭示了薇甘菊在全球入侵過程中的環(huán)境適應(yīng)性進化和快速生長的分子機制，為有效防治和管控薇甘菊提供了理論依據(jù)。該成果由中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院深圳農(nóng)業(yè)基因組研究所萬方浩、錢萬強和樊偉團隊，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），新京報記者采訪了課題組專家劉博，揭秘這次對生物多樣性殺手的最新研究突破。
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3千萬年左右的一次進化中，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)、氮磷鉀的代謝和運輸?shù)然蚣易灏l(fā)生顯著的擴張。研究發(fā)現(xiàn)，薇甘菊可以24小時不間斷地進行光合作用，同時，它還可以通過自身的化感物質(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)，為其快速的生長提供充足養(yǎng)分。
“它長得特別快，每個莖節(jié)都會扎根”，課題組專家劉博告訴新京報記者。資料顯示，成熟期的薇甘菊一個節(jié)1天生長近20厘米。在深圳內(nèi)伶仃島，薇甘菊的一個節(jié)在一年中所分枝出來的所有節(jié)的生長總長度為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”。
如果只是長得快，遠(yuǎn)稱不上“殺手”。薇甘菊還會危害其它植物，劉博解釋說，“它們善于纏繞和攀附于其它植物上將它們覆蓋，阻止其它植物進行光合作用，從而使其死亡。此外，薇甘菊還會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?！?/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，獼猴等珍稀動物因缺乏食物而瀕于滅絕。也就是說，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，因為無法進行光合作用會逐漸死去。受訪者供圖
強大的傳播能力
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)，也有一定的觀賞價值。
薇甘菊沒有“自生自滅”，反而在一個適宜生存且沒有天敵的環(huán)境里野蠻生長。在今天，我國廣西、廣東、海南、云南等地已經(jīng)出現(xiàn)大規(guī)模生長的薇甘菊，同時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，科學(xué)家曾經(jīng)做過一個剪葉對照實驗，將薇甘菊和6種其伴生植物作為對比對象，人為剪掉所有植株的所有葉片。30天后，對照植物中90%以上的植株死亡，而薇甘菊仍能夠正常生長。
此外，薇甘菊還有強大的傳播能力，有專家通過數(shù)學(xué)方式測算，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……不僅足以播種整個地球表面，甚至可以覆蓋太陽系所有行星”。
薇甘菊全球分布圖。受訪者供圖
“給我一個機會，我就能征服宇宙”，這就是薇甘菊。當(dāng)然，這只是計算所有種子都能成活的情況，現(xiàn)實中并不會出現(xiàn)，但這足以說明薇甘菊繁衍能力的強大之處。劉博介紹說，“薇甘菊開花數(shù)量很大，0.25平方米面積內(nèi)，計有頭狀花序達(dá)20535-50297個，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，同時也可以通過人畜活動傳播，包括運輸也會幫助薇甘菊傳播”。
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，有測算顯示，僅珠三角地區(qū)每年就因為薇甘菊的泛濫造成生態(tài)經(jīng)濟損失近10億元。其危害對象主要是天然林業(yè)及橡膠等作物。因為農(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，化學(xué)除草劑本身不具備靶向性，并且對生態(tài)系統(tǒng)會造成不可補救的影響，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程中的環(huán)境適應(yīng)性進化和快速生長的分子機制，這為有效防治和管控薇甘菊進一步入侵提供了理論依據(jù)。
劉博介紹，“我們這項研究，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的適應(yīng)性和傳播能力。此后，就可以在這個基礎(chǔ)上，研制具有靶向性的生物藥劑，精準(zhǔn)地防控薇甘菊，防止它進一步蔓延”。
