基因组大小影响植物侵入性

研究入侵植物芦苇的罗德岛大学科学家是一个国际研究小组的成员，该小组发现确定植物是否会侵入植物的最重要因素是其基因组的大小。自然资源科学URI教授Laura Meyerson说：“我们的研究结果非常清楚。小基因组是决定侵染性的最重要因素，至少对于芦苇而言，但也可能对许多其他物种也是如此。”这项研究的结果发表在本周的“ 生态学 ”杂志上。与她的同事PetrPyšek和捷克科学院植物研究所的Jan Suda先生及其团队一起，他们筛选了来自世界各地的900个芦苇种群，并选择了100个进行评估。研究人员在捷克共和国的一个公共花园中种植这些植物，在那里他们将它们暴露在相同的环境条件下，并定期测量各种特性，从营养成分和叶子韧性到植物化学和对食草动物的易感性。

虽然所研究的所有植物都属于同一物种，即芦苇(Phragmites australis)，但它们的基因组大小因人口而异。根据该论文的资深作者Meyerson的说法，他们的研究结果表明，具有大基因组的植物只能在有限的地方生长。例如，具有大基因组的墨西哥湾谱系已经无法移出海湾地区，而具有小基因组的欧洲本土的芦苇(Phragmites)在整个北美地区具有高度侵入性。“更小的基因组更灵活，”她说。“它们可以在变化的环境中和几乎所有的纬度上生长。”

研究小组的研究结果提出了为什么具有小基因组的植物更有可能成为侵入性的问题。她认为他们有答案。“主要的理论原因与最小的发电时间有关，”她解释道。“我们的想法是，较小的基因组可以比更大的基因组更快地复制。因​​此，如果植物处于压力环境中，它可以比拥有更大的基因组更快地复制。它需要更少的资源并且可以使用它资源在运气耗尽之前很快就会重现。“另一方面，较小的基因组也意味着它可能失去可能有益的基因，”该论文的第一作者Pyšek补充道。“所以可能需要权衡利弊。”

科学家使用流式细胞仪(一种简单而廉价的技术)来测量植物基因组的大小，并且该过程的速度和简单性为研究结果提供了许多应用。例如，边境安全官员可以在将植物带入边境或进入该国之前快速筛查植物的基因组大小。“它为我们提供了一种廉价的工具来衡量它们的侵入潜力，”Meyerson说。她还认为，它可以用于优先管理具有相同基因组大小特征的普通芦苇和其他植物的现有入侵种群。“土地管理人员可以筛查入侵群体的基因组大小，以便他们可以更有效地分配资源来管理最具入侵性的物种，”她说。“通过确定一个群体是否具有特别小的基因组大小，他们将知道特定的植物可能更具侵略性并且应该成为移除的目标。”

Meyerson的下一项研究将与捷克共和国的研究人员密切合作，将在这些结果的基础上进行。她正在进行URI实验，以确定盐度和温度等环境变量如何与不同基因组大小的植物相互作用，以及植物化学如何受基因组大小的影响。这些研究的初步结果预计明年。