中國農業科學院黃三文院士帶領的科研團隊最近在《Cell》期刊發表突破性研究，首次揭示薯仔起源於約 900 萬年前番茄與類馬鈴薯的遠古雜交事件。這項發現解開了現代薯仔演化之謎，證明全球第三大主糧作物誕生於一場「基因聯姻」，為薯仔遺傳育種提供全新理論視角。
中國農業科學院深圳農業基因組研究所黃三文院士表示：「我們終於解開了薯仔來源之謎。」薯仔與番茄在外觀、氣味和味道上截然不同，但基因分析顯示薯仔確實源自番茄祖先。
現代薯仔的起源長期困擾科學家。從外觀上看，薯仔與來自智利的類馬鈴薯物種相似，但關鍵差異在於類馬鈴薯不產生富含澱粉的薯塊。分析發現，所有薯仔個體都包含來自類馬鈴薯和番茄植株的穩定平衡遺傳貢獻，來自番茄與類馬鈴薯的遺傳貢獻比例約為 4:6。研究人員推測薯仔可能是兩者雜交誕生的「混血兒」，按照質體基因組親緣關係，番茄為母本，類馬鈴薯為父本。
研究團隊進一步評估三者分化時間，發現類馬鈴薯和番茄約在 1400 萬年前開始分化，在分化約 500 萬年後發生雜交，並於約 900 萬年前形成最早帶有薯塊的薯仔植株。這個時期恰好與安第斯山脈快速隆起期（600 萬至 1000 萬年前）吻合。
最關鍵的發現是薯塊形成機制。雖然番茄沒有薯塊，但古代番茄提供了關鍵基因，與類馬鈴薯遺傳物質混合後指示現代薯仔形成薯塊。來自番茄親本的 SP6A 基因告訴薯仔植物製造薯塊，而來自類馬鈴薯的 IT1 基因協助控制形成薯塊的地下莖生長。
研究團隊追溯薯仔關鍵薯塊形成基因的起源，發現新器官薯塊的形成是親本來源等位基因重新組合和交互調控的結果。控制薯塊形成的「主開關」基因 SP6A 來源自番茄組，調控地下莖生長的關鍵基因 IT1 繼承自類馬鈴薯。研究團隊還發現兩個薯塊功能相關基因 DRN 和 CLF，分別來源於番茄組和類馬鈴薯組。
論文第一作者、深圳農業基因組研究所張志陽表示：「野生薯仔非常難以採樣，這個數據集代表迄今分析過的最全面野生薯仔基因組數據收集。」研究團隊分析了 450 個栽培薯仔基因組和 56 個野生薯仔物種。
黃三文指出：「我們的發現展示物種間雜交事件如何激發全新性狀演化，讓更多物種出現。」這種「基因聯姻」不僅創造了新器官薯塊，還豐富了薯仔組內物種的遺傳寶庫。現今薯仔組內部物種仍約有 24% 的遺傳組分隨機固定了不同親本的等位基因，呈現親本鑲嵌的「馬賽克式」模式。
研究顯示，薯仔組包含 107 個野生種，擁有茄科 Grade I 中最快的物種級輻射速度，估計每百萬年產生約 0.53 個譜系，高於類馬鈴薯（0.39）、番茄（0.44）和全球茄屬平均值（0.38）。
生態學分析表明，薯仔物種佔據比其親本譜系更廣泛的地理分佈和環境條件。薯仔物種棲息地特徵是強烈的降水季節性，從不同類型草地到季節性乾燥熱帶森林再到高山草甸。薯塊這一創新器官，連同雜交衍生多態性的分選和重組，可能促進了雜交後代的初期生存並觸發薯仔爆發式物種多樣化。
有趣的是，薯仔和番茄在語言學上也有相似性。據《韋氏詞典》記載：「『tomato』一詞最初是『tomate』，來自納瓦特爾語『tomatl』。由於薯仔（potato）數十年前就已傳入英語，該詞演化為模仿『potato』的形式，因此拼寫為『tomato』。」
來源：CBS
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