南湖新闻网讯（通讯员 黄胜男）近日，我校资源与环境学院孙燕教授团队在国际生态学期刊Global Change Biology发表题为“Eco-evolutionary dynamics of plant-soil feedbacks explain the spread potential of a plant invader under climate warming and biocontrol herbivory”的研究论文，依托长期野外控制实验平台，整合基因组学、土壤微生物组及表型组学数据，揭示了全球变化下入侵物种防控的复杂生态进化机制。

植物-土壤反馈（PSFs）在解释植物种群动态、陆地生态系统对全球变化的响应以及外来物种成功入侵方面具有重要意义。尽管有证据表明植物遗传特性会影响土壤微生物群落，反之亦然，但在气候变化背景下，探索这些反馈在进化尺度上的实验性研究仍然有限。入侵植物物种为研究植物种群遗传学与土壤微生物群之间的相互生态进化作用提供了独特的机会。随着全球气候变暖的加剧，入侵植物的扩散和防控正面临双重挑战。豚草（Ambrosia artemisiifolia L.）作为一种全球性恶性入侵植物，不仅威胁农业生产和生态系统，还因其花粉引发过敏问题而影响人类健康。为了应对这一问题，生物防治（如引入植食性昆虫）被广泛认为是控制入侵植物的有效手段，然而，气候变化可能改变生物防治的效果。该研究通过长期野外自然选择实验，解析了气候变暖和生物防治对豚草种群遗传动态、土壤性质和土壤微生物群落的协同调控作用，揭示了这些变化如何影响入侵植物的生长、繁殖和扩散潜力，阐明了植物种群遗传特性与土壤微生物动态反馈驱动入侵植物扩散的生态进化机制。

图1植物-土壤反馈对豚草生长和扩散的影响

研究发现，气候变暖和食草昆虫显著改变了豚草种群后代的遗传结构和土壤微生物群落，减弱了植物-土壤负反馈。在生物防治管理下，豚草通过负PSF反馈维持种群遗传多样性及土壤种子库中幼苗的生长优势，增强入侵潜力；而气候变暖则通过调控植物遗传特征与土壤微生物互作，直接削弱了土壤微生物群落的负反馈效应，显著提升豚草向寒冷/高纬度地区的扩散优势。研究采用贝叶斯因果推断模型，首次定量揭示了气候变暖对植物种群基因组和表型性状的强选择作用，其直接贡献显著高于土壤微生物群落的反馈效应。在气候变暖和生物防治的共同作用下，豚草的入侵潜力被进一步放大，未来需重新评估变暖场景下天敌防控策略的有效性，并优先阻断豚草从暖区向冷区的传播路径。

图2 因果效应模型分析植物基因组和表型组特征、土壤理化性质以及土壤微生物群落对植物-土壤反馈（PSFs）的驱动机制及其生态效应

华中农业大学资源与环境学院孙燕教授为文章的第一作者和唯一通讯作者，瑞士弗里堡大学/华中农业大学Heinz Müller-Schärer教授，瑞士苏黎世大学Marcel G. A. van der Heijden教授和Daniele Silvestro研究员，德国埃朗根-纽伦堡大学Gregor H. Mathes研究员参与了该项研究工作。上述项目受到国家科学基金青年项目以及华中农业大学人才启动经费等项目的资助。

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审核人 孙燕