辰山植物园科研人员发现抗寒型仙人掌入侵中国：匍地仙人掌复合群的遗传多样性与扩张潜力——从生态适应到扩散防控的全景解析

仙人掌属（Opuntia）是原产于美洲的肉质植物，包含约150个物种，以其经济和观赏价值闻名。然而，超过18%的仙人掌属植物因人类引种和栽培已成为全球范围内的入侵物种，对生态系统造成重大威胁。近年来，中国部分地区正面临仙人掌属植物入侵日益加剧的挑战。2022年，上海辰山植物园植物入侵与入侵生态学研究组在山东五莲进行入侵植物调查时发现了中国仙人掌属入侵植物的新记录种——匍地仙人掌（Opuntia humifusa）。该物种与此前在江苏句容发现的二色仙人掌（Opuntia cespitosa）在形态特征上极为相似（图1），均隶属于匍地仙人掌复合群。该复合群原产于北美，分布范围极广，适应从热带干旱沙漠到温带湿润气候的多种环境。其强大的生态适应能力引发了研究人员的高度关注。

近期，研究团队对山东五莲和江苏句容的两个入侵种群进行了综合分析，涵盖物种鉴定、遗传特征和扩散趋势等方面，该研究成果以“Identification and invasive potential of Opuntia humifusa complex in China: Insights from morphology, plastid genomics, and niche modeling”为题，于2024年12月8日在生态学与保护生物学领域的重要国际期刊Global Ecology and Conservation发表。

图1 a-f. 山东五莲仙人掌群体形态特征。g-l. 江苏句容仙人掌群体形态特征。

研究团队发现，尽管内轮花被片的颜色存在差异，但形态性状的聚类分析和分子系统学证据一致确认（图2，图3），两地种群均属于匍地仙人掌。遗传分析显示，该物种种内遗传多样性水平较高，表明其具备强大的扩张潜力。

利用生态位模型（MaxEnt），研究预测中国中部和东部地区是匍地仙人掌的潜在入侵区域（图4）。在全球气候变化背景下，其分布范围可能进一步扩大（图5）。环境因子分析揭示，最干燥季度的降水量、最热月份的最高气温和太阳辐射是影响其潜在分布的关键因素。此外，该物种对低温的适应性表明，它有能力向北方气候带扩展。

图4 匍地仙人掌在中国的潜在入侵区域

目前，匍地仙人掌在中国的分布尚处于扩张的初始阶段。研究强调，入侵物种的早期发现和预防性管理对于生态保护至关重要。这项研究不仅深化了对匍地仙人掌复合群生态适应性和入侵动态的理解，也为制定科学的防控措施提供了重要依据，同时为在开发利用与防止入侵之间找到平衡提供了借鉴。

图5 全球气候变化背景下匍地仙人掌的分布范围预测

这项成果为我国应对仙人掌属植物入侵提供了科学支持，也为全球入侵物种管理提供了重要参考。上海辰山植物园为本研究的第一完成单位，植物入侵与入侵生态学研究组助理研究员严靖和硕士研究生韩继者为共同第一作者，课题组长闫小玲研究员和浙江理工大学祁哲晨副教授为共同通讯作者，课题组科研助理李惠茹副研究员，硕士研究生陈程、孙亚捷、向轶男、许昕妍、刘睛，以及园艺部王琦工程师参与了该项研究。

研究得到了上海市绿化和市容管理局科学技术项目（G212405、G242412）和浙江省自然科学基金（LY21C030008）等项目的资助。

文章链接：

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2351989424005481