近日，复旦大学/云南大学/崇明生态研究院（Ⅳ类高峰学科“岛屿大气与生态”）李博教授团队和鞠瑞亭教授团队联合中科院西双版纳热带植物园、德国和美国学者，在全球性入侵植物虎杖（Reynoutria japonica）防御能力的洲际间差异方面再次取得重要进展，成果于2025年3月12日以“Cross-continental variation of herbivore resistance in a global plant invader”为题在线发表在宏生态学国际权威期刊Ecography上。这是团队最近围绕虎杖入侵问题，继在Ecology（Zhao et al., 2024, 105: e4425）、Journal of Ecology（Bi et al., 2024, 112: 514–527）、Global Change Biology（Zhang et al., 2024, 30: e17622）、Global Ecology and Biogeography（Irimia et al., 2025, 34: e70001）和New Phytologist（Wang et al., 2025, doi: 10.1111/nph.20452）等期刊发表系列论文以来取得的又一创新成果。本研究探讨了虎杖原产地（中国和日本）和入侵地（欧洲和北美）种群在同质园环境下的草食及防御性状差异，并分析了这些性状与种源地非生物环境因素的关联，发现从日本引入的特定防御表型，在虎杖成功入侵欧洲和北美的过程中发挥了关键作用。

同质园试验是评估入侵植物引种后性状分化的常用手段，但这类研究在方法学上通常存在三点不足：（1）许多入侵物种在引种地和原产地都占据广阔的气候生态位，而所采集的地理种群往往取样不足，造成同质园中仅针对少数种群比较得到的结论是错误的。（2）有些入侵植物存在多个原产地，而引种地种群来源并没有确定，导致引种地种群和非种源地种群的比较混淆了植物性状的真实变异。（3）由于基因型与环境交互作用广泛存在，所以单个同质园的试验结果，通常只代表不同种群对特定环境的响应，而不能代表环境影响下不同种群的变异。

为了探究虎杖引种后防御性状是否发生了基于遗传的变异，本研究将原产地和入侵地采集的129个虎杖种群，同时种植在上海杨浦和云南西双版纳2个同质园中，比较了不同来源地种群在开放环境下的天敌取食程度，测定了各植株的防御性状，并结合种群采集地气候条件分析了植物性状变异的主导因素（图1）。

结果发现，入侵地欧洲和北美虎杖种群的防御性状以及被咀嚼式口器的昆虫（主要是鞘翅目和鳞翅目）取食的叶面积与其引种源地日本种群的表现相似，但与非引种源地中国种群的表现显著不同（图2）。与欧洲、北美和日本种群相比，中国种群叶碳氮比更高，但叶厚度和黄酮含量更低（图3、图4）。在原产地种群中，植物性状差异与采样地气候因素的变化存在显著相关性，但在入侵地种群中这些相关关系的显著性相对较弱。

以上结果表明，虎杖入侵地欧洲和北美种群在防御方面与引种源地日本种群相似，但与非引种源地中国种群显著不同。入侵地欧洲和北美种群缺乏沿采样地环境因素的遗传差异，几乎没有发现虎杖防御性状在引入后的进化证据。这些发现暗示，引入自日本的特定防御表型的虎杖，可能在该植物成功入侵欧洲和北美的过程中发挥重要作用。本研究强调了在解读植物入侵过程中重要性状的生物地理分化机制时，考虑入侵历史和使用多个同质园的重要性。

复旦大学博士生曹培培和中国科学院西双版纳植物园廖志勇博士为论文共同第一作者，复旦大学/云南大学/崇明生态研究院（Ⅳ类高峰学科“岛屿大气与生态”）李博教授、复旦大学/崇明生态研究院（Ⅳ类高峰学科“岛屿大气与生态”）鞠瑞亭教授、德国图宾根大学Oliver Bossdorf教授为通讯作者；复旦大学吴纪华教授、美国南佛罗里达大学Christina L. Richards教授、云南大学林恬恬副教授、图宾根大学Madalin Parepa博士、美国弗吉尼亚理工大学Stacy B. Endriss博士以及复旦大学硕士生王声钰和赵玉杰、博士生张蕾、毕景文和郭耀霖为共同作者。本研究得到国家重点研发计划项目（2022YFC2601100）、国家自然科学基金中德合作项目（31961133028）、云南省科技厅项目（202405AS350011）、德国联邦教育和研究部（BMBF）MOPGA项目（306055）和德国研究基金（431595342）等资助。