900万年前，土豆由番茄进化而来

　　

一个国际研究小组发现，大约 900 万年前，南美洲的番茄植物和类似马铃薯的物种在野外自然杂交，形成了现代马铃薯。 

在发表于细胞出版社旗下期刊《细胞》的一项研究中，研究人员认为，这一古老的进化事件引发了块茎的形成。块茎是一种扩大的地下结构，用于储存土豆、山药和芋头等植物中的营养物质。 

“我们的研究结果表明，物种间的杂交事件能够引发新性状的进化，从而催生更多物种，”中国农业科学院通讯作者黄三文说道。“我们终于解开了土豆起源之谜。” 

作为世界上最重要的作物之一，马铃薯的起源长期以来一直困扰着科学家们。从外观上看，现代马铃薯植株与智利三种名为Etuberosum的类似马铃薯的植物几乎完全相同。但这些植株不长块茎。根据系统发育分析，马铃薯植株与番茄的亲缘关系更近。 

为了解决这一矛盾，研究小组分析了450个栽培马铃薯基因组和56个野生马铃薯物种的基因组。 

“野生马铃薯的采样非常困难，因此该数据集代表了迄今为止分析过的最全面的野生马铃薯基因组数据，”该论文的第一作者、中国农业科学院深圳农业基因组研究所的张志阳说。 

他们发现，每一种马铃薯都含有来自马铃薯和番茄植物的稳定、均衡的遗传物质混合物，这表明马铃薯起源于两者之间的古老杂交。  

虽然马铃薯和番茄是不同的物种，但它们在大约1400万年前拥有共同的祖先。即使在分化了大约500万年后，它们仍然能够杂交，并在大约900万年前形成了最早的带有块茎的马铃薯植株。 

该团队还追踪了马铃薯关键块茎形成基因的起源，这些基因由来自亲本的遗传物质组合而成。他们发现，SP6A基因（该基因就像一个总开关，指示植物何时开始结块）来自番茄家族。另一个名为IT1的重要基因来自番茄家族，它帮助控制形成块茎的地下茎的生长。缺少任何一个基因，杂交后代都无法结块。 

这一进化创新恰逢安第斯山脉的快速隆升，新的生态环境正在涌现。早期的马铃薯利用块茎将养分储存在地下，从而能够快速适应不断变化的环境，在山区恶劣的气候条件下生存下来。 

块茎还能使马铃薯植株无需种子或授粉即可繁殖。它们只需从块茎上的芽萌发即可长成新植株。这一特性使它们能够迅速扩张，并填补中美洲和南美洲从温和的草原到高寒的高山草甸等多样化的生态位。 

黄说：“块茎的进化使马铃薯在恶劣环境中具有巨大优势，促进了新物种的激增，并促成了我们今天看到和依赖的马铃薯的丰富多样性。”