Исследование: Картофель произошел от помидора 9 миллионов лет назад

Международная исследовательская группа обнаружила, что естественное скрещивание в дикой природе растений томата и картофелеподобных видов из Южной Америки около 9 миллионов лет назад привело к появлению современного картофеля.

В исследовании, опубликованном в журнале Cell Press, ученые предположили, что это древнее эволюционное событие спровоцировало образование клубня — увеличенной подземной структуры, в которой хранятся питательные вещества, содержащиеся в таких растениях, как картофель, ямс и таро.

«Наши результаты показывают, как процесс гибридизации между видами может спровоцировать эволюцию новых признаков, позволяя появиться еще большему количеству видов», — говорит автор работы Санвен Хуан из Китайской академии сельскохозяйственных наук. «Мы наконец-то разгадали тайну происхождения картофеля».

Происхождение картофеля, одной из важнейших культур в мире, долгое время вызывало недоумение ученых, передает «Научная Россия». Внешне современные растения картофеля почти идентичны трем картофелеподобным видам из Чили, которые называются Etuberosum. Но у этих растений нет клубней. Согласно филогенетическому анализу, растения картофеля более тесно связаны с помидорами.

Чтобы разрешить это противоречие, исследовательская группа проанализировала 450 геномов культивируемого и 56 видов дикорастущего картофеля. «Образцы дикорастущего картофеля очень трудно отобрать, поэтому мы собрали наиболее полную коллекцию геномных данных дикорастущего картофеля, когда-либо проанализированных», — говорит автор статьи Чжиян Чжан.

Было обнаружено, что каждый вид картофеля содержит стабильное, сбалансированное сочетание генетического материала как от Etuberosum, так и от томатов, что позволяет предположить, что картофель произошел в результате древней гибридизации между ними.

Несмотря на то, что это разные виды, около 14 миллионов лет назад у них был общий предок. Даже после того, как они разошлись примерно на 5 миллионов лет, они могли скрещиваться и около 9 миллионов лет назад дали начало самым ранним растениям картофеля с клубнями.

Команда также проследила происхождение ключевых генов картофеля, отвечающих за формирование клубней, которые представляют собой комбинацию генетического материала от каждого родителя. Ученые обнаружили, что ген SP6A, который действует как главный переключатель, сообщающий растению, когда начинать формировать клубни, происходит от семейства томатных. Другой важный ген, называемый IT1, который помогает контролировать рост подземных стеблей, образующих клубни, был получен со стороны Etuberosum. Без этого компонента гибридное потомство не смогло бы давать клубни.

Это эволюционное новшество совпало с быстрым подъемом гор Анд, периодом, когда формировались новые экологические условия. Благодаря тому, что клубни хранили питательные вещества под землей, ранний картофель смог быстро адаптироваться и пережить суровые погодные условия в горах.

Клубни также позволяют растениям картофеля размножаться без использования семян или опыления. Новые растения просто прорастают из почек на клубне. Эта особенность позволила им быстро распространиться и заполнить разнообразные экологические ниши от теплых равнин до высокогорных и холодных альпийских лугов в Центральной и Южной Америке.

«Развитие клубня дало картофелю огромное преимущество в суровых условиях, способствовало появлению новых видов и богатому разнообразию, которое мы видим и любим сегодня», — заключил Хуан.