相关研究表明：化感作用在相当部分的入侵植物成功入侵进程中起着关键性的作用，特别是入侵植物可以通过分泌化感物质抑制本地植物的种子萌发和幼苗、植株生长（Jeffrey and Ragan 2010; Wei et al. 2020, 2021; Cheng et al. 2021; Yu et al. 2022）。此外，基于入侵植物对本地植物的化感作用，生态学家提出了新武器假说（Novel weapon hypothesis），即：入侵植物可分泌化学物质（即：化感物质）作为新的植物-土壤互作的介质，进而显著抑制本地植物的种子萌发和幼苗生长，从而利于入侵植物的成功入侵（Ragan and Wendy 2004）。更为关键的是，相关研究表明：化感作用在入侵植物中是广泛存在的，其中在科分类级别，调查的113个科中，72%的科的入侵植物均存在明显的化感作用（Kalisz et al. 2021）。因此，化感作用在入侵植物成功入侵进程中起着关键性的作用。所以，解析入侵植物，特别是菊科入侵植物，对本地植物种子萌发和幼苗生长产生的化感作用及其关键机理对阐明其成功入侵的机理至关重要。
近年来，随着人类活动频度与强度的日益增加，特别是近年来工业化进程的快速推进以及社会经济的飞速发展，环境污染问题日益严重，尤其是纳米银污染因其隐蔽、持久、毒性显著等特点，致使其引发的环境健康与生态安全威胁更为凸显，更是当前迫切需要解决的重大环境生态问题之一。
更重要的是，纳米银污染可能通过显著影响入侵植物的化感效应进而影响其入侵进程。所以，可以预见日益增加的纳米银污染，可能显著影响甚至是促进入侵植物的入侵进程。因此，纳米银污染背景下入侵植物成功入侵的机理已成为入侵生态学研究领域备受关注的重大科学问题之一。
基于此，本所王从彦老师聚焦化感效应，全景式对比分析了纳米银污染背景下四种入侵植物的叶浸提液和根浸提液对本地植物种子萌发和幼苗生长的化感效应及其关键机理，以进一步阐明纳米银污染背景下基于化感效应耦合调控的多种入侵植物成功入侵的关键机理。
本研究入侵植物选择加拿大一枝黄花（Solidago canadensis L.）、小飞蓬（Conyza canadensis (L.) Cronq.）、一年蓬（Erigeron annuus (L.) Pers.）、鬼针草（Bidens pilosa (L.)）、钻形紫菀（Aster subulatus Michx.）。选择这四种入侵植物作为实验材料的原因如下：（1）这四种入侵植物均隶属于菊科，且在物种组成方面，中国已分布的入侵植物以及华东地区已分布的入侵植物隶属于菊科的种类最多。其中中国已分布的入侵植物隶属于菊科的物种数高达92种，约占中国已分布的入侵植物总物种数的17.86%（Yan et al. 2014）。（2）这四种入侵植物均原产于美洲，且中国已分布的入侵植物以及华东地区已分布的入侵植物原产于美洲的种类最多。其中中国已分布的入侵植物原产于美洲的种类引入频次高达137，约占中国已分布的入侵植物总引入频次的21.47%（Yan et al. 2014, 2021）。（3）这四种入侵植物均已在世界多个地区以及中国大部分地区（特别是华东地区）造成了显著的环境生态影响，并均已被国家环境保护部（现为生态环境部）列入了《中国外来入侵物种名单》（环境保护部 2010）。（4）在苏南地区（特别是镇江市），这四种入侵植物均常常可以在野外生境形成大范围的、高密度的单优群落。（5）前期相关研究表明：这四种入侵植物均具有较强的化感效应。
本研究选择莴苣作为种子萌发和幼苗生长受试植物。原因如下：（1）莴苣与这四种入侵植物均属于菊科，以避免所用本地植物种类的亲缘关系过远而导致实验结果受影响。（2）莴苣种子萌发速度快且比较均一，其指标也易测定。（3）莴苣的种子萌发和幼苗生长对外界胁迫（包括入侵植物的化感效应）非常敏感。（4）在野外特别是苏南地区，莴苣种植区被四种入侵植物入侵的情况比较严重。
主要研究结果为：四种菊科入侵植物抑制本地植物种子萌发，但增加本地植物幼苗生长；四种菊科入侵植物化感作用强度依次为：鬼针草>小飞蓬>一年蓬>钻叶紫菀；纳米银污染显著降低本地植物种子萌发和幼苗生长；粒径较小的纳米银污染对本地植物种子萌发和幼苗生长的生态毒性显著大于粒径较大的纳米银污染对本地植物种子萌发和幼苗生长的生态毒性；所有粒径的纳米银污染均显著提升入侵植物的化感作用，且纳米银污染下鬼针草的化感作用明显大于其它三种菊科入侵植物的化感作用。
Fig. Seedling growth indices of lettuce. Bars (means ± SE) with different letters mean statistically significant differences (P < 0.05).
全文链接：https://doi.org/10.1590/0001-3765202220201661
