Картофель произошел в результате гибридизации с томатами 9 млн лет назад

Фото из открытых источников

Международная исследовательская группа обнаружила, что естественное скрещивание в дикой природе растений томата и видов, похожих на картофель, из Южной Америки, произошедшее около 9 миллионов лет назад, привело к появлению современного картофеля. Новое исследование было опубликовано в журнале Cell.

Ученые считают, что это древнее эволюционное событие положило начало формированию клубня — увеличенной подземной структуры, в которой хранятся питательные вещества, содержащиеся в таких растениях, как картофель, ямс и таро.

«Наши результаты показывают, как гибридизация между видами может дать толчок развитию новых признаков, что способствует появлению ещё большего количества видов», — говорит Саньвэнь Хуан из Китайской академии сельскохозяйственных наук. «Мы наконец разгадали тайну происхождения картофеля».

Картофель, одна из важнейших сельскохозяйственных культур в мире, долгое время озадачивал учёных своим происхождением. Внешне современные растения картофеля практически идентичны трём видам картофеля из Чили, называемым Etuberosum. Однако эти растения не имеют клубней. Согласно филогенетическому анализу, растения картофеля более близки к томатам.

Чтобы разрешить это противоречие, исследовательская группа проанализировала 450 геномов культурного картофеля и 56 видов дикого картофеля.

«Дикий картофель очень сложно отбирать образцы, поэтому этот набор данных представляет собой наиболее полную коллекцию геномных данных дикого картофеля, когда-либо проанализированную», — говорит Чжиян Чжан из Института сельскохозяйственной геномики в Шэньчжэне Китайской академии сельскохозяйственных наук.

Они обнаружили, что каждый вид картофеля содержит стабильную, сбалансированную смесь генетического материала как от Etuberosum, так и от томатов, что позволяет предположить, что картофель произошел от древней гибридизации между ними.

Хотя Etuberosum и томаты являются разными видами, у них был общий предок, живший около 14 миллионов лет назад. Даже после расхождения на протяжении около 5 миллионов лет они смогли скрещиваться и дали начало самым ранним растениям картофеля с клубнями около 9 миллионов лет назад.

Команда также проследила происхождение ключевых генов клубнеобразования картофеля, которые представляют собой комбинацию генетического материала от каждого родителя. Они обнаружили, что ген SP6A, действующий как главный переключатель, сообщающий растению, когда начинать формировать клубни, достался от томата. Другой важный ген, IT1, контролирующий рост подземных стеблей, формирующих клубни, достался от Etuberosum. Без любого из этих генов гибридное потомство не смогло бы формировать клубни.

Это эволюционное нововведение совпало с быстрым подъёмом Анд, периодом формирования новых экологических условий. Благодаря клубням, способным накапливать питательные вещества под землёй, ранний картофель смог быстро адаптироваться к меняющимся условиям, выдержав суровые погодные условия в горах.

Клубни также позволяют растениям картофеля размножаться без семян и опыления. Новые растения просто прорастают из почек на клубне. Эта особенность позволила им быстро размножаться и занимать разнообразные экологические ниши — от мягких лугов до высоких и холодных альпийских лугов Центральной и Южной Америки.

«Появление клубня дало картофелю огромное преимущество в суровых условиях, что привело к появлению множества новых видов и способствовало богатому разнообразию картофеля, которое мы видим и на которое полагаемся сегодня», — сказал Хуан.