五爪金龙(Ipomoea cairica(L.) Sweet)，旋花科番薯属，多年生藤本杂草。目前广泛分布于华南热带亚热带地区。快速的生长能力、较强的环境适应能力和较高的光合能力等，使其成为华南地区危害严重的入侵植物之一。近年来对五爪金龙成功入侵机制的研究主要集中在其入侵的生物学特征、生理生态特征以及化感作用三方面，从细胞和分子水平研究其入侵机制相对较少。本研究以近缘种七爪龙和裂叶牵牛为对照，通过比较五爪金龙与它们在细胞分裂生长和氮代谢等方面的差异，以转录组分析为基础，从生理、细胞、转录组水平上探讨五爪金龙的入侵机制。主要研究内容和结果如下:　　(1)五爪金龙快速生长能力的细胞分裂与生长调节机制　　入侵植物五爪金龙具有强大的生长能力。为了在细胞水平上探明其可能的入侵机制，本实验以根系统的生长为参照，采用水培一周的植物材料观察五爪金龙及其近缘种不定根的生长趋势，根尖显微结构以找出它们在细胞分裂与生长方面的差异。研究结果表明:与其近缘种相比，五爪金龙有着较强的生根能力，而且五爪金龙根尖细胞有较强的细胞分裂能力和细胞伸长和膨大能力，这种差异在三个物种的根尖过渡区表现较为明显。为了深入了解这三个物种与细胞分裂与生长有关的基因转录信息，以及确定哪些候选基因在五爪金龙与其近缘种在细胞分裂与生长调控的差异中起着重要作用，本研究采用转录组测序的技术手段，对其生物学信息进行了统计分析。结果表明，入侵植物五爪金龙与其对照组存在很多差异表达的基因(DEGs)，其中五爪金龙与七爪龙、裂叶牵牛共差异表达的基因有18764个(FDR＜=0.001 and|log2Ratio|＞=1)，从这些差异基因中筛选出的与细胞分裂生长调控有关的共差异表达基因总共有159个，根据其编码的蛋白质功能注释可以进一步分为4大类:①参与细胞周期和细胞分裂的蛋白质;②转录因子;③参与细胞壁修饰和细胞骨架组装的蛋白质;④参与植物激素代谢通路、蛋白激酶、应激反应和脂质代谢相关的蛋白。其中大部分的差异基因集中在细胞周期调控和细胞壁生物生成两个环节，而这两个环节与细胞分裂和伸长都有密切的联系。由此推测，这两个生物进程与入侵植物五爪金龙的快速生长有着重要的关系。　　(2)五爪金龙资源捕获能力上的氮代谢调节机制　　强大的资源捕获和利用能力是入侵植物成功入侵的关键之一。氮素作为植物生长发育所必需的元素，是衡量入侵植物资源捕获能力的重要指标之一。为了探究五爪金龙对氮素的捕获能力，本实验在生理水平上采用了无损伤的光谱监测、叶片总氮与氮代谢关键酶活性（硝酸还原酶、谷氨酰胺合成酶）观测方法。结果显示，入侵植物五爪金龙比其近缘种具有较强氮素同化效率。本研究同样进行了转录组学分析为氮代谢调节机制提供分子水平上的理论依据。通过转录组氮代谢的KEGG分析可知，入侵植物五爪金龙分别对七爪龙与对裂叶牵牛存在表达差异的基因有84个和79个，其中，五爪金龙与两个对照组在氮代谢途径中共差异表达基因有39个，通过其编码的蛋白质功能注释显示，DEGs集中在NO3-和NH4+的同化中。由此推测这两个同化过程对入侵植物五爪金龙的氮素捕获能力具有重要的贡献。　　通过以上的研究揭示了五爪金龙在快速生长与氮素资源捕获能力方面的入侵机理。