熱帶森林群落為何擁有如此豐富的物種多樣性，一直以來(lái)都是生態(tài)學(xué)研究的熱點(diǎn)問(wèn)題，也是生態(tài)學(xué)家面臨的重要挑戰(zhàn)。植物與其天敵之間錯(cuò)綜復(fù)雜的相互作用被認(rèn)為是維持熱帶森林極高的物種多樣性的原因之一。盡管在特定植物類群和化學(xué)物質(zhì)類別上，研究人員對(duì)植物的化學(xué)防御及其與食草動(dòng)物的關(guān)系已經(jīng)有一定的了解。但在群落尺度上，植物代謝產(chǎn)物的多樣性如何影響植物與植食者之間的相互作用，以及這些互作對(duì)植物群落結(jié)構(gòu)和多樣性的影響仍然知之甚少（圖1）。 近日，中國(guó)科學(xué)院西雙版納熱帶植物園（以下簡(jiǎn)稱“版納植物園”）森林生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、功能與動(dòng)態(tài)研究組楊潔研究員(第6批優(yōu)秀會(huì)員)團(tuán)隊(duì)與中國(guó)科學(xué)院華南植物園、美國(guó)德克薩斯大學(xué)奧斯汀分校、美國(guó)圣母大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)合作，在生態(tài)學(xué)領(lǐng)域的主流期刊Ecology Letters上在線發(fā)表了題為Phytochemical diversity impacts herbivory in a tropical rainforest tree community的研究論文。基于西雙版納熱帶季節(jié)雨林動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)樣地，采集群落中358 種樹種的葉片樣本，利用非靶向代謝組學(xué)的方法，定量化評(píng)估樹種葉片次生代謝產(chǎn)物的多樣性；結(jié)合群落樹種葉綠體基因組樹，解析植物次生代謝產(chǎn)物的系統(tǒng)發(fā)育信號(hào)和在局域尺度上的空間分布格局；通過(guò)測(cè)量葉片植食率、不同植食昆蟲類型和非生物環(huán)境因子，揭示植物次生代謝產(chǎn)物多樣性對(duì)樹種植食的影響。 研究發(fā)現(xiàn)，在熱帶森林群落中，大多數(shù)樹種葉片的次生代謝產(chǎn)物類別沒(méi)有顯著的系統(tǒng)發(fā)育信號(hào)。樹種葉片的次生代謝產(chǎn)物在局域空間尺度上比預(yù)期的更加多樣化（圖2），表明共存樹種之間的化學(xué)差異更大，植物和植食者互作對(duì)于樹種共存的重要性。在局域尺度上，樹種葉片的化學(xué)多樣性越高，其葉片的植食率越低，尤其是專食性昆蟲的葉片植食率（圖3和4）。此外，植物代謝產(chǎn)物多樣性除了受到生物選擇壓力的影響，同時(shí)也隨著資源可用性的增加而降低。 版納植物園森林生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、功能與動(dòng)態(tài)研究組已畢業(yè)博士王雪昭和在讀博士研究生何云雲(yún)為論文的共同第一作者，楊潔研究員為論文的通訊作者。該研究在數(shù)據(jù)采集和分析過(guò)程中得到了云南西雙版納森林生態(tài)系統(tǒng)國(guó)家野外科學(xué)觀測(cè)研究站補(bǔ)蚌工作站和中國(guó)科學(xué)院昆明植物研究所分析測(cè)試中心的支持。該研究得到了國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金、中國(guó)科學(xué)院青年創(chuàng)新促進(jìn)會(huì)(Y202080)、云南省、版納植物園“十四五”等項(xiàng)目的資助等項(xiàng)目的資助。
 圖1. 植物次生代謝產(chǎn)物和多種因子關(guān)系的假設(shè)
 圖2. 西雙版納熱帶季節(jié)雨林樹種群落次生代謝產(chǎn)物類別及其空間分布格局
 圖3. 熱帶季節(jié)雨林局域不同生境葉片植食率和次生代謝產(chǎn)物多樣性
圖4. 葉片次生代謝產(chǎn)物多樣性與環(huán)境因子對(duì)葉片植食率及植食類型的解釋
| 
