马铃薯物种起源有新发现

北京时间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中外科研团队在《细胞》上发表研究论文，揭示了马铃薯物种起源、多样性形成和遗传机制。相关新发现如下：起源于古杂交事件：马铃薯组起源于900万年前番茄组和类马铃薯组的一次古杂交事件。研究团队分析了来自101份马铃薯组、15份番茄组、9份类马铃薯组，以及19份其他茄科物种的高质量基因组数据，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。且类马铃薯和番茄约在1400万年前开始分化，分化约500万年后发生杂交，形成了最早带有薯块的马铃薯植株。按照质体基因组的亲缘关系，番茄为母本，类马铃薯为父本。薯块形成的遗传机制：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。其中，控制薯块形成的“主开关”基因SP6A来源自番茄组，调控地下茎生长的关键基因IT1继承自类马铃薯。此外，还新发现了两个薯块功能相关基因DRN和CLF，分别来源于番茄组和类马铃薯组，缺少任一基因，都会影响薯块的正常发育。促进马铃薯物种分化：现今马铃薯组内部物种仍约有24%的遗传组分随机固定了不同亲本的等位基因，呈现出亲本镶嵌的“马赛克式”模式。这种模式使马铃薯能够在受到不同环境条件胁迫时，筛选出最佳基因组合，适应多种生态环境。薯块的形成也给马铃薯带来地下生存优势，使其能储存水分和淀粉，还可通过芽直接萌发新植株。两者共同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，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。该研究是“优薯计划”的又一重大突破，为马铃薯遗传育种提供了全新的理论视角，也为理解杂交在物种形成过程中的关键作用提供了新范式。