美国科罗拉多州大学的科学家最近发现，在自然界中，植物之间的竞争机制并非完全如传统理论所言，外来植物通过对新环境的快速适应，夺取大量有利资源，在新环境中成为优势种。他们发现至少有一种植物的入侵情况用上述理论是不能完全解释清楚的。斑点矢车菊（spotted knapweed）是近年来在美国产生了较大危害的外来杂草，这种植物在一些地方取得优势并非仅仅由于它们适应了当地的环境，而是这些植物可以开启与它们争夺资源的竞争对手体内的自毁机制，使之自我毁灭！

在最近出版的美国《科学》杂志上，刊登了他们的研究报告。以往的生态学理论认为，外来的入侵性杂草之所以能够在新的环境中成为优势种，是由于他们能够在新的环境中比当地的土生植物能够更快更好地利用资源。而这项研究显示，有证据表明，入侵杂草能够通过分泌化学物质，来帮助他们取得竞争优势。

斑点矢车菊能够分泌出一种被称为儿茶素（catechin）的物质，这种物质一年以前曾被科罗拉多州有关部门认定为天然除草剂。斑点矢车菊的根系可以分泌这种物质，并用它杀灭其周围的植物，更确切地说是让与斑点矢车菊竞争的植物自我毁灭。这种化学物质可以开启斑点矢车菊竞争对手体内的自毁反应机制，从而使斑点矢车菊得以占据更多的地盘。

科罗拉多州大学（Colorado State University）园艺与园林系（ Department of Horticulture and Landscape Architecture ）教授乔治·维万科说，儿茶素可以导致植物自我毁灭。事实上，这种物质可以激活植物体内的某些基因，让植物产生氧化物，也就是自由基，这些物质对细胞具有毒害作用，会很快导致植物死亡。

参与这项研究的学者来自多个领域，包括园艺、生物、化学、杂草学和遗传学，在他们的共同努力下，人们看到了化学物质在杂草侵入方面所起到的作用。

来自宾西法尼亚州大学的细胞生物学家西蒙·吉尔罗伊（SimonG ilroy）发现，如果将植物体暴露在儿茶素中，植物体内相关的基因会在1小时内被激活，并导致细胞死亡。

研究人员对科罗拉多州和蒙大拿州土壤中的儿茶素含量与欧洲土壤中的儿茶素含量进行了比较，他们发现美国土壤中的儿茶素含量要比欧洲高很多，可达4－5倍。欧洲是斑点矢车菊的原产地，而美国则是它的侵入地。目前，斑点矢车菊在美国侵占的土地已经达到数百英亩。

他们做的另外一项试验是，将美国的乡土盆栽植物种植在儿茶素浓度与欧洲土壤中浓度相同的环境中，这些植物会很快死亡或是枯萎。而把原产欧洲的盆栽植物种植在相同的土壤中时，这些原产于欧洲的植物却没有发生什么不良反应。

维万科说，目前尚不能解释为什么欧洲土壤中的儿茶素浓度要低于美国。但是可以肯定地说，儿茶素在外来植物侵入方面发挥了重要作用。

在以往的研究中，维万科曾发现，斑点矢车菊可以分泌出两种儿茶素，这两种儿茶素化学组成相同，只是在结构上互为镜像异构体。在功能上，一种具有抗菌功效，可以被看做是抗生素；而另一种则可被用作除草剂。

学者们还研究了植物对可作为除草剂儿茶素的生物化学反应。他们使用拟南芥作为试验材料，这种植物的基因图谱相对简单，是进行植物遗传学试验的常规材料。在将拟南芥的根系暴露在儿茶素中1小时后，拟南芥的根系死亡，而且是从根尖到侧根到主根逐步死亡。儿茶素使得根系细胞中的细胞质停止流动，使根毛细胞开裂，植物细胞中的酸度增加，激发了细胞中的逆境信使（stress messengers），从而开启了基因组中生产氧化剂的基因，最终导致了细胞的死亡。基因定位研究表明，当植物暴露在儿茶素中仅仅10分钟后，植物体内相关基因就被开启，并开始制造与抗氧化剂有关的基因，但是在一小时之内，这些基因参与了对逆境信息的反应，细胞最终死亡。

基因定位也帮助学者们发现了斑点矢车菊中抗儿茶素基因，正是由于这个基因的存在，使斑点矢车菊能够在到处是其自身分泌的儿茶素的环境中存活。这一发现可以帮助人们培育出可以抗斑点矢车菊侵入的植物品种，遏制杂草危害。据估计，在美国斑点矢车菊已经侵占了100多万英亩的土地，35个州已将其列为有害杂草。