編譯：高杰

在餐桌上，馬鈴薯（俗稱土豆）以其豐富的營養價值和多樣的烹飪方式占據著舉足輕重的地位。

但你知道嗎？

這看似平凡的塊莖作物背后

隱藏著一段跨越數百萬年的演化傳奇~

近日，一項發表在《細胞》雜志上的研究揭示了馬鈴薯演化的驚人秘密——一段遠古的物種雜交事件，不僅賦予了馬鈴薯形成塊莖的關鍵能力，更讓它在植物界中占據了重要地位。

01馬鈴薯的“雙重基因”

該研究由中國農業科學院深圳農業基因組研究所與加拿大不列顛哥倫比亞大學合作開展?？茖W家們通過對128個基因組（包括88個單倍型解析基因組）的深入分析，發現了一個顛覆性事實：所有馬鈴薯物種的基因組都顯示出兩個不同祖先的混合特征。這意味著現代馬鈴薯并非單一物種的后代，而是兩個不同植物譜系雜交的產物。

研究團隊發現，馬鈴薯基因組中約60%的遺傳信息來自南美洲類馬鈴薯譜系Etuberosum，約40%來自番茄譜系，二者的自然雜交形成了今天我們所見的馬鈴薯。

通過計算基因突變速率，研究人員確定這次雜交事件發生在大約800萬至900萬年前。當時，安第斯山脈正在劇烈抬升，新形成的多樣生態環境為雜交后代提供了生存機會。

02馬鈴薯為何能長出塊莖？

塊莖是馬鈴薯的標志性特征，也是其能夠在各種環境中生存和繁衍的關鍵。研究團隊發現，塊莖的形成與雜交基因的“創新組合”密切相關。來自Etuberosum和番茄譜系的基因在雜交過程中發生了重組和變異，形成了控制塊莖形成的關鍵基因網絡。

研究團隊通過功能實驗，驗證了來自番茄譜系的SP6A基因（調控塊莖形成的啟動信號）和來自Etuberosum譜系的IT1基因（控制地下莖的膨大過程）在塊莖形成中的關鍵作用。

SP6A基因編碼的蛋白質能夠與IT1蛋白質形成復合物，共同調控塊莖的形成。此外，研究團隊還發現，DRN和CLF這兩個基因在塊莖形成中也發揮著重要作用。

03馬鈴薯為什么能“稱霸全球”？

這次雜交不僅賦予了馬鈴薯形成塊莖的能力，還推動了其物種的多樣化輻射。隨著雜交后代的不斷分化和適應，馬鈴薯逐漸占據了各種生態位，形成了今天我們所見的107個野生物種和眾多栽培品種。

雜交后馬鈴薯的物種形成速率約為每百萬年約0.53個譜系，遠高于Etuberosum（每百萬年0.39個譜系）、番茄（每百萬年0.44個譜系）和全球茄屬的平均水平（每百萬年0.38個譜系）。這一數據表明，雜交事件顯著加速了馬鈴薯的物種形成過程。

研究團隊通過提取氣候變量數據，分析了馬鈴薯、番茄和Etuberosum譜系植物的生態位差異。他們發現，馬鈴薯物種占據了更廣泛的氣候條件，從草原到季節性干旱的熱帶森林，再到高山草甸。這種廣泛的生態適應性得益于雜交帶來的遺傳多樣性。

面對全球氣候變化和人口增長的挑戰，馬鈴薯的演化故事并未結束?？茖W家們正利用現代生物技術，進一步挖掘馬鈴薯的遺傳潛力，培育出更加適應未來環境的品種。

本文封面圖片來自版權圖庫，轉載使用可能引發版權糾紛

來源: 上海市科學技術協會