科学家们刚刚解开了长达900万年的土豆起源之谜

大约900万年前，在南美洲，类似西红柿的植物和马铃薯的近亲之间发生了一场野生物种间的碰撞，产生了世界上最重要的作物之一：马铃薯。科学家们现在已经将其根源追溯到一种罕见的自然杂交，这种杂交产生了块茎，块茎是一种储存器官，使这种植物能够在恶劣的安第斯环境中生存下来，并迅速传播。

　　

一个国际研究小组发现，大约900万年前，番茄植物和来自南美洲的类似土豆的物种在野外自然杂交，产生了现代土豆。

在《细胞出版社》杂志上发表的一项研究中，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，储存着土豆、山药和芋头等植物中发现的营养物质。

中国农业科学院的通讯作者黄三文说：“我们的研究结果表明，物种之间的杂交事件如何激发新特征的进化，从而使更多的物种出现。”“我们终于解开了土豆从何而来的谜团。”

作为世界上最重要的农作物之一，马铃薯的起源一直困扰着科学家们。从外观上看，现代马铃薯植物与智利的三种类似马铃薯的物种几乎完全相同，称为Etuberosum。但是这些植物不长块茎。根据系统发育分析，马铃薯植物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个栽培马铃薯和56个野生马铃薯的基因组。

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：“野生马铃薯很难取样，所以这个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。”

他们发现，每一种马铃薯都含有一种稳定、平衡的来自龙葵和番茄的遗传物质混合，这表明马铃薯起源于两者之间的古老杂交。

虽然龙葵和西红柿是不同的物种，但它们在大约1400万年前有一个共同的祖先。即使在分化了大约500万年之后，它们仍然能够杂交，并在大约900万年前产生了最早的块茎马铃薯植物。

该团队还追踪了马铃薯关键的块茎形成基因的起源，这些基因是来自父母双方遗传物质的组合。他们发现，SP6A基因来自番茄家族，它的作用就像一个主开关，告诉植物何时开始产生块茎。另一个重要的基因叫做IT1，它帮助控制形成块茎的地下茎的生长，来自于石竹的一侧。没有任何一块，杂交后代将无法产生块茎。

这种进化创新与安第斯山脉的快速隆起相吻合，这是一个新的生态环境出现的时期。有了块茎在地下储存养分，早期的土豆能够迅速适应不断变化的环境，在山区的恶劣天气中生存下来。

块茎还允许马铃薯在没有种子或授粉的情况下繁殖。他们通过简单地从块茎上发芽来种植新植物。这一特性使它们能够迅速扩张并填补中南美洲从温和草原到高寒高山草甸的各种生态位。

黄说：“块茎的进化使土豆在恶劣的环境中具有巨大的优势，促进了新物种的爆发，并为我们今天看到和依赖的土豆的丰富多样性做出了贡献。”