Новое генетическое исследование, опубликованное 31 июля в журнале Cell, разрешило многолетнюю загадку происхождения картофеля. Установлено, что он возник в результате естественного гибридного скрещивания между предком томата и картофелеподобным растением около 9 миллионов лет назад на территории современной Южной Америки.
В скрещивании участвовали два вида растений: древний предок современного томата и растение вида Etuberosum из Чили. Etuberosum внешне напоминает картофель, но не образует клубней. Именно их гибридизация стала эволюционным триггером, который привел к появлению клубня — крахмалистого, запасающего питательные вещества подземного органа.
Общий предок томатов и Etuberosum существовал примерно 14 миллионов лет назад. После этого их эволюционные пути разошлись, и на протяжении около 5 миллионов лет они развивались как отдельные виды, пока не произошло их гибридное скрещивание.
Ключевые гены, необходимые для формирования клубня, были получены от обоих родительских видов, поскольку ни один из них не обладал полным набором. Ген SP6A, который дает растению сигнал к началу образования клубней, был унаследован от предка томата.
В то же время ген IT1, контролирующий рост подземных стеблей, которые впоследствии превращаются в клубни, был получен от Etuberosum. Только сочетание этих двух генов от разных видов позволило новому гибридному растению сформировать полноценный клубень.
Руководили исследованием соавторы Санвэнь Хуан, геномист из Китайской академии сельскохозяйственных наук, и Чжиян Чжан, биолог из Института сельскохозяйственной геномики в Шэньчжэне. В своей работе под названием «Как томат создал картофель» они проанализировали геномы 450 культурных сортов и 56 диких видов картофеля.
Данный анализ представляет собой самую полную коллекцию геномных данных дикого картофеля, когда-либо изученную.
Результаты исследования разрешают давний научный парадокс. Физически картофель похож на Etuberosum, однако филогенетический анализ всегда показывал, что генетически он ближе к томатам. Гибридное происхождение полностью объясняет это несоответствие.
Появление клубня дало растению огромное преимущество для выживания. Эволюция картофеля совпала с периодом быстрого подъема Андских гор. Клубень позволял растению накапливать питательные вещества и переживать суровые погодные условия высокогорья.
Кроме того, клубни обеспечили возможность бесполого размножения: из почек на клубне прорастают новые побеги. Это способствовало быстрому распространению картофеля и освоению им разнообразных экологических ниш на территориях Центральной и Южной Америки.
Сегодня картофель является одной из важнейших сельскохозяйственных культур человечества. Он служит источником углеводов, пищевых волокон, калия, магния и железа. Организация Объединенных Наций признает картофель климатически благоприятной культурой из-за низкого уровня выбросов парниковых газов при его выращивании.
Изображение носит иллюстративный характер
В скрещивании участвовали два вида растений: древний предок современного томата и растение вида Etuberosum из Чили. Etuberosum внешне напоминает картофель, но не образует клубней. Именно их гибридизация стала эволюционным триггером, который привел к появлению клубня — крахмалистого, запасающего питательные вещества подземного органа.
Общий предок томатов и Etuberosum существовал примерно 14 миллионов лет назад. После этого их эволюционные пути разошлись, и на протяжении около 5 миллионов лет они развивались как отдельные виды, пока не произошло их гибридное скрещивание.
Ключевые гены, необходимые для формирования клубня, были получены от обоих родительских видов, поскольку ни один из них не обладал полным набором. Ген SP6A, который дает растению сигнал к началу образования клубней, был унаследован от предка томата.
В то же время ген IT1, контролирующий рост подземных стеблей, которые впоследствии превращаются в клубни, был получен от Etuberosum. Только сочетание этих двух генов от разных видов позволило новому гибридному растению сформировать полноценный клубень.
Руководили исследованием соавторы Санвэнь Хуан, геномист из Китайской академии сельскохозяйственных наук, и Чжиян Чжан, биолог из Института сельскохозяйственной геномики в Шэньчжэне. В своей работе под названием «Как томат создал картофель» они проанализировали геномы 450 культурных сортов и 56 диких видов картофеля.
Данный анализ представляет собой самую полную коллекцию геномных данных дикого картофеля, когда-либо изученную.
Результаты исследования разрешают давний научный парадокс. Физически картофель похож на Etuberosum, однако филогенетический анализ всегда показывал, что генетически он ближе к томатам. Гибридное происхождение полностью объясняет это несоответствие.
Появление клубня дало растению огромное преимущество для выживания. Эволюция картофеля совпала с периодом быстрого подъема Андских гор. Клубень позволял растению накапливать питательные вещества и переживать суровые погодные условия высокогорья.
Кроме того, клубни обеспечили возможность бесполого размножения: из почек на клубне прорастают новые побеги. Это способствовало быстрому распространению картофеля и освоению им разнообразных экологических ниш на территориях Центральной и Южной Америки.
Сегодня картофель является одной из важнейших сельскохозяйственных культур человечества. Он служит источником углеводов, пищевых волокон, калия, магния и железа. Организация Объединенных Наций признает картофель климатически благоприятной культурой из-за низкого уровня выбросов парниковых газов при его выращивании.
