我科学家揭示马铃薯物种起源的奥秘

7月31日，中国农业科学院深圳农业基因组研究所黄三文团队联合国内外研究机构首次揭示了茄属马铃薯组的杂交起源、薯块形成和辐射分化，为马铃薯育种改良提供了全新的理论视角。相关研究成果发表在《细胞（Cell）》上。

马铃薯是最重要的薯类作物，原产于南美洲，因其营养价值高、适应能力强，而被传播到世界各地。在分类学上，马铃薯组和番茄组、类马铃薯组属于姊妹类群。在形态上，马铃薯和类马铃薯更加相似。一度认为类马铃薯是马铃薯的直接祖先。然而，分子进化学分析证明番茄和马铃薯的亲缘关系更近一些。

马铃薯、番茄、类马铃薯这三者究竟是什么关系？马铃薯的“身世”也由此成了长期以来的一个未解之谜。

“为揭开这一谜底，我们对来自栽培马铃薯及其56个野生种的101份基因组和349份重测序数据进行了分析。其中大部分基因组数据已经存在，这项研究对数据进行了再利用。发现所有马铃薯个体都包含来自类马铃薯和番茄植株的稳定平衡的遗传贡献，来自番茄与类马铃薯的遗传贡献比例约为4 : 6，由此推测马铃薯可能是两者杂交诞生的‘混血儿’。”中国农业科学院深圳农业基因组研究所张智洋博士说。

为验证这一猜想，研究人员进一步评估了三者的分化时间。研究发现，类马铃薯和番茄约在1400万年前开始分化，在分化约500万年后，类马铃薯和番茄发生杂交，并于约900万年前形成了最早带有薯块的马铃薯植株。

自此，马铃薯的“身世之谜”终于水落石出。马铃薯是类马铃薯和番茄杂交产生的物种。按照质体基因组的亲缘关系，番茄为母本，类马铃薯为父本。

然而，让研究人员好奇的是为什么只有马铃薯能长出薯块，而它的“父母”——番茄既无地下茎也无薯块，类马铃薯只有地下茎、无膨大薯块。那么，马铃薯特有的薯块是如何进化出来的？

基于此，研究团队进一步追溯了马铃薯关键薯块形成基因的起源。研究发现，新器官薯块的形成是亲本来源的等位基因重新组合和交互调控的结果。

薯块不仅能够储存水分和淀粉，帮助马铃薯度过干旱、寒冷季节，给马铃薯带来了地下生存优势。薯块和双亲的遗传宝库促使马铃薯在安第斯山脉快速隆升期的恶劣环境中获得巨大优势，进一步加速了马铃薯物种爆发式的辐射分化，并与亲本建立生殖隔离，表现出超强杂种优势和超级环境适应性。

“该研究丰富了进化学理论，也为马铃薯的育种改良提供了全新的思路。”中国科学院院士、中国农业科学院院长黄三文表示。

审稿人评价该工作首次发现马铃薯的同倍体杂交物种形成，并证明新器官薯块的形成是由于不同亲本等位基因的重新组合，为理解杂交在物种形成过程中的关键作用提供了新范式，并为后续马铃薯遗传育种提供了全新的理论视角。（经济日报记者 常理）