西之岛火山岛马齿苋(Portulaca oleracea)种群的起源与遗传分化：揭示海洋岛屿生态系统早期发育的动态过程

本研究针对日本西之岛火山喷发后植被重建的科学问题，通过比较分析西之岛与周边岛屿马齿苋(P. oleracea)的叶绿体基因组(plastome)和全基因组SNP，揭示了该物种通过鸟类传播从父岛群岛(Chichijima)迁入西之岛的殖民路径，发现其独特的遗传特征源于奠基者效应和火山干扰。研究为理解极端孤立岛屿生态系统的早期发育机制提供了首个遗传学证据。

　　

在浩瀚的太平洋上，西之岛(Nishinoshima)这座不断"重生"的火山岛正上演着生命奇迹。2013年的剧烈火山喷发摧毁了岛上95%的植被，仅存的5%土地上顽强生存的马齿苋(Portulaca oleracea)成为科学家破解"生命如何征服新大陆"之谜的关键。这座距离最近陆地130公里的孤岛，其生态系统重建过程比著名的喀拉喀托(Krakatoa)火山岛更为缓慢——40年间仅有3种植物成功殖民，这种极端环境为研究岛屿生物地理学提供了天然实验室。

京都大学研究生院理学研究科植物学系的研究团队抓住2019年火山活动间隙的宝贵窗口期，采集了即将被后续喷发彻底毁灭的西之岛马齿苋种群样本。通过比较日本本土与关岛51个种群254个个体的遗传特征，他们解开了这个"植物鲁滨逊"的起源之谜。研究发现发表于《Plant Systematics and Evolution》，首次从遗传学角度揭示了海洋岛屿早期生态系统发育的动态机制。

研究采用三大关键技术：1) 叶绿体全基因组测序(plastome sequencing)构建系统发育树，2) 多重简单序列重复间基因分型测序技术(MIG-seq)获取全基因组单核苷酸多态性(SNP)，3) STRUCTURE软件分析种群遗传结构。样本涵盖日本北海道至冲绳、小笠原群岛(父岛、母岛)和关岛的野生种群，特别包括西之岛3个亚群的21个个体。

Plastome phylogeny揭示五大谱系
叶绿体基因组分析将64个样本划分为5个显著分支：Clade I广泛分布于日本本土；Clade II存在于琉球群岛至关岛的亚热带区域；Clade III为太平洋沿岸特有谱系；Clade IV为西之岛与父岛共享的独特单倍型；Clade V呈现跨大陆分布的古老特征。西之岛种群与父岛样本的叶绿体基因组完全一致，证实了两地间的遗传联系。

全基因组SNP呈现南北分化
基于1003个SNP的Neighbor-Net分析显示，日本马齿苋存在南北两大遗传群体：北方群体(NPG)从北海道延伸至九州，南方群体(SPG)包含小笠原群岛至关岛种群。西之岛种群在南方群体中形成独立分支，STRUCTURE分析进一步揭示其特有的遗传组分(Cluster III)，F_ST值高达0.777，表明强烈的遗传漂变。

讨论与意义
研究证实西之岛马齿苋源自130公里外的父岛群岛，其独特的遗传特征由三重机制塑造：1) 有限的种子传播造成奠基者效应，2) 火山喷发和台风导致的遗传瓶颈，3) 极端隔离环境下的适应性进化。这一发现为岛屿生物地理学的"距离效应"理论提供了实证——与喀拉喀托火山岛相比，西之岛更强烈的隔离使其物种殖民速率降低10倍以上。

该研究不仅填补了火山岛生态系统早期发育研究的空白，更建立了重要的科学参照系。随着西之岛火山活动减弱，未来通过持续监测海鸟回归与种子传播的动态，将能完整揭示生命重建的时间尺度和机制。研究者特别指出，保存小笠原群岛的遗传样本对理解后续生态演替具有关键价值，这种"时间胶囊"式的研究方法为保护脆弱岛屿生态系统提供了科学基础。