先有鸡还是先有蛋？一项新的遗传学研究表明，答案是多汁芬芳的番茄最先出现在地球上，并最终帮助了淀粉类块茎植物的出现。 这种多汁芬芳的番茄最初出现在地球上，并最终帮助了淀粉类块茎植物的出现。
大约在900万年前，南美洲的野生番茄植物和一种类似土豆的植物发生自然杂交，催生了我们现在所知的土豆。这种新的（且富有营养的）植物源于一场进化事件，该事件触发了块茎的形成——这是土豆、山药和芋头等植物用来储存食物的地下结构。这些研究结果的详细信息刊登在7月31日《细胞》杂志上发表的一项研究中。
“我们的研究结果表明，物种之间的杂交事件可以激发新性状的进化，从而允许更多物种的出现，”中国农业科学院农业基因组学家、该研究的合著者Sanwen Huang在一份声明中表示。“我们终于解开了土豆的起源之谜。”
一种令人费解的植物
土豆是人类最重要的作物之一。土豆提供基本营养，包括碳水化合物、膳食纤维（在其皮中发现），以及钾、镁和铁等维生素和矿物质。它们还被联合国视为气候友好型作物，因为与其他作物相比，它们的温室气体排放量较低。它们还可以在一些自然资源有限且昂贵的地区生长。土豆用途广泛，可以在各种条件下生长，使其成为多个地区的不二之选。
尽管土豆是如此重要的主食，但它的起源一直困扰着科学家。现代土豆植物在外观上与来自智利的三种名为Etuberosums的类似土豆的物种几乎完全相同。然而，Etuberosums没有允许土豆储存营养和轻松繁殖的标志性块茎。这也是为什么Etuberosums被认为是“类似土豆”而非真正的土豆。系统发生分析还表明，土豆植物实际上比Etuberosums更接近番茄。
为了更深入地研究，这项新论文的研究团队分析了450个来自农场常见栽培土豆和56个野生土豆物种的基因组。
“野生土豆很难采样，因此该数据集代表了迄今为止分析过的最全面的野生土豆基因组数据，”中国农业科学院深圳农业基因组研究所生物学家、该研究的合著者Zhiyang Zhang补充道。
每种土豆都含有来自Etuberosum和番茄植物的遗传物质混合物。根据该团队的说法，这表明现代土豆起源于数百万年前这些植物之间的杂交事件——即来自两个不同物种的个体成功繁殖。虽然Etuberosums和番茄是不同的物种，但它们确实拥有约1400万年前生活的共同祖先。即使在分化了约500万年后，两者仍然可以杂交。正是这种杂交，在大约900万年前产生了最早的带块茎的土豆植物。
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生存模型
研究人员还追溯了土豆中关键的块茎形成基因的起源。告诉植物何时开始制造块茎的基因（称为SP6A）来自番茄家族，而不是类似土豆的植物。一个独立的、重要的基因，有助于控制形成块茎的地下茎的生长（称为IT1），则来自Etuberosum一方。没有这些基因中的任何一个，杂交后代就无法产生块茎。
此外，这次进化创新与安第斯山脉的快速抬升重叠。随着所有这些动荡，新的生态环境正在出现。早期土豆能够通过储存地下营养的块茎来应对——这对在严酷的山地天气条件下生存来说是一个非常有用的性状。块茎还允许土豆植物在没有授粉或种子的情况下繁殖。芽可以直接从块茎上长出新的植物，因此这一性状帮助土豆迅速传播。它们最终填补了从中南美洲温和的低地草原到高寒草甸的各种生态位。
“进化出块茎为土豆在恶劣环境中提供了巨大的优势，促进了新物种的爆发，并为我们今天看到和依赖的丰富土豆多样性做出了贡献，”Huang说。
