外来入侵生物已经严重影响到农业发展和生态环境,不仅危害到生物多样性,也影响着人类的正常生活。为了有效的防止外来生物的入侵,控制外来入侵生物的持续扩散,需明确外来植物成功入侵的机制。我们从植物的表观遗传机制入手,研究入侵植物在不断变化环境中的适应性,防范入侵提供理论依据。本文选用外来入侵植物瘤突苍耳(Xanthium strumarium L.)与本地近缘种苍耳(X.sibiricum Patrin ex Widder)为研究物种,通过DNA甲基化和转录组测序来比较不同物种间、不同处理间、不同代际间的差异,最终探究表观遗传调控通过调节基因表达是否会在外来入侵植物长期的生态适应性演化过程中和表观遗传变异的代间传递中起到重要作用。从甲基化水平上看,瘤突苍耳和苍耳在亲代经历养分相对匮乏的环境时,亲代甲基化率均表现出较大的差异,且同为高养分高水分处理下的子一代的两组样本进行对比,亲代经历了变化环境的子一代,其甲基化水平无法恢复到一直生长在同一环境下的子一代的甲基化水平,可见亲代对环境的适应性影响着后代的甲基化水平。而在亲代和子一代的对比中,苍耳的子一代在回到高养分的环境中后,与其亲代甲基化水平相差较大(CG位点增加了8.1%);在瘤突苍耳中,相同处理的对比中发现只有微弱的水平变化(CG位点只变化了0.5%),甚至在CHG(胞嘧啶-H-鸟嘌呤)位点中没有发生甲基化水平的变化。由此可以得出,苍耳子一代处理的影响大于亲代传递的影响,而瘤突苍耳子一代受到亲代的影响大于当代环境处理的影响,可以看出瘤突苍耳可塑性代间传递的能力要强于本地种苍耳。瘤突苍耳对养分相对匮乏的环境的适应能力主要体现在提升光合作用相关能力和逆境应答及防御能力方面,具体通过调控相关膜结构和类囊体结构,以及与抗逆性相关的次生代谢产物的合成来体现。而苍耳则偏重分子结构层面和核糖体等细胞器相关的调控来体现适应力,但尚不清楚与环境适应性有何具体联系,有待后续研究。在可塑性的代间传递方面,瘤突苍耳表现出较高的代间传递效率,在经历低水平养分条件的亲代样本中能够看到,由于养分胁迫导致其产生相应的适应性变化,但只是出现了类黄酮类生物合成的显著增多,而到了其高养分处理下的子代,即使没有了养分的胁迫,依然能够看出显著富集的通路中增加了苯丙烷类以及角质蜡质生物合成的功能,并且表达显著受到促进,说明亲代将对逆境的应答效应传递给了后代,并且后代延续了这种适应力。而在苍耳中我们尚未发现这种适应能力的良好延续。综上所述,从转录组和甲基化水平来看,瘤突苍耳的可塑性代间传递效率要强于本地种苍耳,瘤突苍耳对与亲代相同环境的适应能力强于苍耳,即对变化环境的长期适应能力较强,这将有利于其进一步扩大入侵。