Происхождение картофеля: древний гибрид томата и дикого предка

Международная группа исследователей раскрыла тайну происхождения современного картофеля. Оказалось, что он появился в результате естественного скрещивания, произошедшего в дикой природе около 9 миллионов лет назад между предками томатов и дикими картофелеподобными видами из Южной Америки.

Как сообщается в исследовании, опубликованном в журнале Cell, именно это древнее эволюционное событие положило начало формированию клубня – утолщенной подземной части растения, предназначенной для хранения питательных веществ. «Наши выводы показывают, как гибридизация между видами может спровоцировать эволюцию новых признаков, способствуя появлению еще большего числа видов, – отмечает один из авторов работы Санвэнь Хуан из Китайской академии сельскохозяйственных наук. – Мы наконец-то разгадали тайну происхождения картофеля».

Происхождение картофеля, одной из важнейших сельскохозяйственных культур мира, долгое время оставалось для ученых загадкой. Внешне современные картофельные растения почти идентичны южноамериканскому виду, известному как Etuberosum, однако у него нет клубней. При этом филогенетический анализ указывал на более тесное родство картофеля с томатами.

Чтобы разрешить это противоречие, команда проанализировала геномы 450 сортов культурного картофеля и 56 видов его диких сородичей. Анализ показал, что каждый вид картофеля содержит стабильную смесь генетического материала как от Etuberosum, так и от предков томата. Это говорит о том, что картофель произошел от их древней гибридизации. Хотя Etuberosum и томат являются разными видами, у них был общий предок около 14 миллионов лет назад. Несмотря на расхождение в развитии, они смогли скреститься, что и привело к появлению первых растений картофеля с клубнями.

Ученые также проследили происхождение ключевых генов, отвечающих за формирование клубней. Оказалось, что ген SP6A, который действует как главный «переключатель», дающий растению команду начинать формировать клубни, был унаследован от предка томата. Другой важный ген, IT1, контролирующий рост подземных побегов, из которых образуются клубни, достался от Etuberosum. Без любого из этих двух генетических компонентов гибридное растение не смогло бы производить клубни.

Это эволюционное новшество совпало по времени с быстрым поднятием Андских гор – периодом, когда возникали новые экологические условия. Благодаря клубню, позволяющему запасать питательные вещества под землей, ранний картофель смог быстро адаптироваться к меняющейся среде и выживать в суровых горных условиях.

Клубни также дали картофелю возможность размножаться без семян и опыления, поскольку новые растения могут прорастать прямо из почек на клубне. Эта особенность позволила ему быстро распространиться и занять разнообразные экологические ниши – от умеренных лугов до высокогорных холодных альпийских лугов в Центральной и Южной Америке. «Появление клубня дало картофелю огромное преимущество в суровых условиях, спровоцировав взрыв видообразования и способствуя тому богатому разнообразию, которое мы наблюдаем и на которое полагаемся сегодня», – заключил Хуан.