如果說到「百變」，大概很難有第二種作物可以跟馬鈴薯媲美，不僅煎炒燜燉煮炸，樣樣適合；而且既可做主糧也可當(dāng)配菜……可有人想過馬鈴薯是從何而來的嗎？
7月31日晚11點，國際核心期刊《細(xì)胞（Cell）》發(fā)表了一篇論文，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院深圳農(nóng)業(yè)基因組研究所（嶺南現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科學(xué)與技術(shù)廣東省實驗室深圳分中心）黃三文團(tuán)隊聯(lián)合中外科研團(tuán)隊在論文中揭開了馬鈴薯的「身世之謎」。
原來，馬鈴薯是一個「混血兒」，「他爹」是類馬鈴薯，「他娘」是番茄。馬鈴薯是由番茄和類馬鈴薯這兩個家族的祖先雜交，兩個家族的基因重新組合，還意外地創(chuàng)造出了「薯塊」這個獨特的器官，成為今天的美味之源。
13億人的主食「身世」之謎長期未解
作為世界上最重要的薯類作物，原產(chǎn)於南美洲的馬鈴薯，現(xiàn)在是全球13億人的主食。
從分類學(xué)來看，馬鈴薯組（包含栽培馬鈴薯和107個野生種）與番茄組（包含栽培番茄和16個野生種）、類馬鈴薯組（包含3個野生種）同屬茄屬，為姊妹類群。從形態(tài)上看，馬鈴薯和類馬鈴薯更加相似，因此植物學(xué)界一度認(rèn)為類馬鈴薯是馬鈴薯的直接祖先。
上世紀(jì)60年代，分子進(jìn)化學(xué)形成後，科學(xué)家分析證明番茄和馬鈴薯的親緣關(guān)係更近一些。
在科學(xué)界，馬鈴薯的「身世」是一個長期以來的未解之謎，馬鈴薯、番茄、類馬鈴薯這三者究竟是什麼關(guān)係？深圳科學(xué)家利用基因技術(shù)勇敢破題。
「親子鑑定」找出「爹」和「娘」
據(jù)介紹，黃三文團(tuán)隊與中外科研團(tuán)隊為馬鈴薯進(jìn)行了「DNA親子鑑定」，他們對來自栽培馬鈴薯及其56個野生種的101份基因組和349份重測序數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析。
基因組信息揭示馬鈴薯的「身世之謎」。研究發(fā)現(xiàn)，所有馬鈴薯個體都包含來自類馬鈴薯和番茄植株的穩(wěn)定平衡的遺傳貢獻(xiàn)，來自番茄與類馬鈴薯的遺傳貢獻(xiàn)比例約為4 : 6。研究人員由此推測，馬鈴薯可能是兩者雜交誕生的「混血兒」。
為驗證這一猜想，研究人員進(jìn)一步評估了三者的分化時間。研究發(fā)現(xiàn)，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，類馬鈴薯和番茄發(fā)生雜交，並於約900萬年前形成了最早帶有薯塊的馬鈴薯植株。
自此，馬鈴薯的「身世之謎」終於水落石出。馬鈴薯是類馬鈴薯和番茄雜交產(chǎn)生的物種。按照質(zhì)體基因組的親緣關(guān)係，番茄為母本，類馬鈴薯為父本。
馬鈴薯薯塊怎麼來的？
薯塊是馬鈴薯地下莖膨大形成的塊莖，也是人們主要食用的部分。找到了「爹」與「娘」，大家肯定會好奇，為什麼類馬鈴薯和番茄沒有結(jié)出「薯塊」，只有馬鈴薯才有呢？
黃三文團(tuán)隊提出了一個大膽的猜想：這可能是基因組重組的結(jié)果！番茄和類馬鈴薯這兩個家族的祖先雜交後，它們的基因重新組合，意外地創(chuàng)造出了「薯塊」這個獨特的器官。
基於這個猜想，研究團(tuán)隊進(jìn)一步追溯了馬鈴薯關(guān)鍵薯塊形成基因的起源。研究發(fā)現(xiàn)，新器官薯塊的形成是親本來源的等位基因重新組合和交互調(diào)控的結(jié)果。諸如，控制薯塊形成的「主開關(guān)」基因SP6A來源自番茄組；而調(diào)控地下莖（薯塊形成部位）生長的關(guān)鍵基因IT1繼承自類馬鈴薯。
此外，研究團(tuán)隊還新發(fā)現(xiàn)了兩個薯塊功能相關(guān)基因DRN和CLF，分別來源於番茄組和類馬鈴薯組，缺少任一基因，都會影響薯塊的正常發(fā)育。
優(yōu)秀基因助力馬鈴薯脫穎而出
類馬鈴薯與番茄的「聯(lián)姻」不僅創(chuàng)造了馬鈴薯，為它創(chuàng)造出了新器官「薯塊」，還豐富了馬鈴薯組內(nèi)物種的遺傳寶庫。
研究團(tuán)隊進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)今馬鈴薯組內(nèi)部物種仍約有24%的遺傳組分隨機(jī)固定了不同親本的等位基因，呈現(xiàn)出親本鑲嵌的「馬賽克式」模式。也就是說，不同個體攜帶不同親本的遺傳信息，就像一幅由不同顏色小瓷磚拼成的馬賽克畫一樣，導(dǎo)致表型呈現(xiàn)不均一性。
當(dāng)馬鈴薯受到不同環(huán)境條件脅迫時，這種「馬賽克式」的遺傳組合像「智能篩子」一樣，從寶庫中篩選出最佳基因組合，使得馬鈴薯能夠適應(yīng)從溫帶草原到高寒高山草甸的多種生態(tài)環(huán)境。
同時，薯塊的形成也給馬鈴薯帶來了地下生存優(yōu)勢。薯塊不僅能夠儲存水分和澱粉，幫助馬鈴薯度過乾旱、寒冷季節(jié)，更賦予了馬鈴薯無需種子或授粉即可繁殖的能力，通過薯塊上的芽直接萌發(fā)新植株。
據(jù)了解，該研究首次揭示了馬鈴薯起源於番茄與類馬鈴薯祖先種之間的一次古老雜交事件，並導(dǎo)致新器官薯塊的產(chǎn)生，加速馬鈴薯物種爆發(fā)式的輻射分化。（受訪單位供圖）
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