Современный картофель появился в результате скрещивания с томатами 9 миллионов лет назад, показало исследование

от

Международная группа учёных выяснила, что современное картофельное растение появилось в результате естественного скрещивания в дикой природе между томатами и картофелеподобными видами из Южной Америки около 9 миллионов лет назад.

В исследовании, опубликованном в журнале Cell, учёные предполагают, что это древнее эволюционное событие спровоцировало формирование клубня — увеличенной подземной структуры, в которой накапливаются питательные вещества у таких растений, как картофель, батат и таро.

«Наши результаты показывают, как событие гибридизации между видами может стимулировать эволюцию новых признаков, способствуя появлению ещё большего числа видов», — говорит ответственный автор исследования Саньвэнь Хуан из Китайской академии сельскохозяйственных наук. «Мы наконец-то разгадали тайну происхождения картофеля».

Картофель — одна из важнейших сельскохозяйственных культур в мире, и его происхождение долгое время озадачивало учёных. По внешнему виду современные картофельные растения почти идентичны трём картофелеподобным видам из Чили под названием Etuberosum. Однако эти растения не имеют клубней.

На основе филогенетического анализа учёные выяснили, что картофельные растения более тесно связаны с томатами. Чтобы решить эту загадку, исследовательская группа проанализировала 450 геномов культивируемых картофелей и 56 геномов диких видов картофеля.

«Дикий картофель очень сложно собирать, так что этот набор данных представляет собой наиболее полную коллекцию геномных данных диких видов картофеля, когда-либо проанализированных», — говорит первый автор статьи Чжиян Чжан из Института сельскохозяйственной геномики в Шэньчжэне, Китайская академия сельскохозяйственных наук.

Учёные обнаружили, что каждый вид картофеля содержит стабильную, сбалансированную смесь генетического материала как от Etuberosum, так и от томатов, что указывает на происхождение картофеля от древнего скрещивания между этими двумя видами.

Хотя Etuberosum и томаты являются различными видами, у них был общий предок около 14 миллионов лет назад. Даже после того, как они разошлись около 5 миллионов лет назад, они смогли скрещиваться и дали начало самым ранним картофельным растениям с клубнями около 9 миллионов лет назад.

Команда также проследила происхождение ключевых генов, формирующих клубни, которые представляют собой комбинацию генетического материала от каждого родителя. Они обнаружили, что ген SP6A, который действует как главный переключатель, указывающий растению, когда начинать формировать клубни, пришёл от томатной стороны. Другой важный ген, IT1, который помогает контролировать рост подземных стеблей, формирующих клубни, пришёл со стороны Etuberosum. Без любого из этих генов гибридное потомство было бы неспособно формировать клубни.

Эта эволюционная инновация совпала с быстрым поднятием Анд, периодом, когда появлялись новые экологические ниши. Благодаря клубню, в котором накапливаются питательные вещества, ранний картофель смог быстро адаптироваться к меняющимся условиям, выживая в суровых погодных условиях в горах.

Клубни также позволяют картофельным растениям размножаться без семян или опыления. Они выращивают новые растения, просто прорастая из почек на клубне. Эта особенность позволила им быстро распространиться и занять разнообразные экологические ниши — от умеренных лугов до высокогорных альпийских лугов в Центральной и Южной Америке.

«Появление клубня дало картофелю огромное преимущество в суровых условиях, способствуя взрывному появлению новых видов и способствуя богатому разнообразию картофеля, которое мы наблюдаем сегодня», — сказал Хуан.

Предоставлено Cell Press

Источник

Другие новости по теме

Другие новости на сайте