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植物化感效应(或称他感效应)在古埃及就被人类发现,但直到20世纪30年代,其概念才被德国植物学家提出。其效应粗线条的描述大致是:植物分泌的次生代谢产物参与生态过程,继而引发一系列的生态学后果。
从学科的分类上讲,植物化感属于植物群落生态学与有机化学的交叉学科,而以往的研究常常是大学的化学系或是农业大学、农业研究所开展的,因此在某种意义上是农业生态学与有机化学的交叉学科。
今天我提到“方兴未艾”的趋势在于一种全新的学科交叉,即:生态机理-代谢机理-杂草进化策略,三相结合研究的策略。
今后,我对植物化感的研究将会沿着这条主线推进下去,接下来我将会论述这么进行工作的原因:
1 该研究策略的理论根据
生态机理-代谢机理-杂草进化 三相理论脱胎于植物入侵生态学研究,准确地讲是基于入侵生态学中的入侵假说之多样性得到的启发。
植物的入侵机理一直没能够统一,所有的可能解释目前都是以假说的方式呈现。例如:天敌释放假说,新武器假说,快速进化假说,生态位假说。
这就好比是“盲人摸象”,其实每个假说都对(都有大量的文献支持,在这里就不一一列举),但又都窥见一斑(大量的反例研究)。事实上而言,这些假说经过协同形成的“假说体系”是解决入侵机理的合理策略,这个“假说体系”不仅是各假说的简单复合,而是动态的,有“纵向深度”的。
所谓纵向深度就体现在我说的,在研究中,采用“生态机理-代谢机理-杂草进化”三相的研究范式进行指导。
在其中,代谢机理是内因,尤其是相关的核酸序列是主导,而这种主导是动态的,不是一成不变的,因此,代谢组学上一定发生着某种对应的变化,这种变化机理的阐明又会反过来解释生态机理的内因。
生态机理则是给予粗线条的定量规范控制和生态解释,因此生态机理是代谢机理的基础,代谢机理又反过来阐明了生态机理的内因,这两者最终的表现就是杂草的进化策略,使得动态的研究得以实现。
2 该研究是可行性和实施细节
其核心在于,生态机理是指通过实施常规,传统的生态学野外或者温室实验测量各生态学指标得到生态学上可能的机理解释,并对实验过程中的异常,或者实验重复中的异常进行跟踪取样。
短期生态试验通常会持续3-10个月,实验收货后将一半的样品进行常规处理(烘干之类),余下的进行特殊保存,与代谢组学或其它信号转导研究室合作,将样品同步分发,构建“分析下线”,对其植物的代谢途径进行研究。上下游各自完成分析结果,分别撰写论文初稿,共同商议撰写讨论。
在该理论中,杂草进化是最终指导思想。在理论上是植物与环境博弈策略的符号;在框架上,是前面生态机理和代谢机理的整合;在哲学上是前两者涌现性必然的产物,是前两者否定的肯定;在应用上是农田杂草管理和入侵机理的理论依据。
3 该项研究策略的重要性和必要性
任何的植物生态学过程都是复杂的,动态的,长期有机无机互作的网络过程。
这样的研究客体就注定了我们的研究也应该是成体系的,动态的,系统的和长期的。
长期以来,在这个领域存在着太多的“跟风研究”“投机研究”“灌水研究”“片段化研究”,我将详细说明这些研究对本学科的危害。
“跟风研究”
这种研究是典型的“me too”或“我这个是您的反例”类的研究。优点在于丰富了一个假说的事实证据的数量,这种行为其本身是具有科研意义的。但在科学问题的本质上并没有任何的创新,尤其是多次“移花接木”式的“反复验证”,更是“灌水研究”的典型。因此像这样的结果建议整合多年不同种的数据集合发表,而不是出于什么目的“化整为零”……
“投机研究”
这种研究有一定的规律性,其特点在于打“空白处”,如果最近哪项研究“火”了起来,就看准机会来个meta分析,直接就能投个好论文。这种行为其本身也是具有科研意义的,在某种程度上和“跟风研究”差不多,后者提供了一些“个案”,前者进行了归纳,得到了“大趋势”。但本身仍然是没有创新性的,是机械的,重复性的科研实践。
“片段化研究”
这类研究进行了野外调查或者是温室实验,但是其结果不是一个完整的“故事”。而是故事的一个篇章,尽管数据很多。比如上面提到的“生态机理-代谢机理-杂草进化策略”,只单单进行了生态机理的初步论证,就急于发表,后面不知出于什么原因烂尾了,或者干脆转行做“全球变化”之类的热门了。这项研究就是残缺的、片段化的研究代表。
作为一个有良心、有道德、看长远的科研工作者,以上四类研究应该尽量的避免和抵制,以上四类研究都属于“低空飞行”,没有理论上的创新,更不能对读者有理论或是哲学层次上的收获。
而采用“生态机理-代谢机理-杂草进化”三相策略,虽然延长了研究的成本和时间,但是其完整的哲学框架保证了研究的质量和完整的前因后果的论述,至少是一篇完整的“故事”。
这篇完整的故事农科院的人可以引用,高校生态系的同学可以引用,甚至是农业科技公司都可以拿来当技术参考使用。
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