Происхождение картофеля (Solanum tuberosum) связано с единичным событием естественной гибридизации, произошедшим 9 миллионов лет назад в формирующихся горах Андах. Это скрещивание произошло между двумя различными видами: линией древнего томата и безклубневым картофелеподобным растением из семейства Solanum etuberosum. В результате этого события возникла ключевая особенность всех сортов картофеля — клубень.
Вся родословная картофеля, включающая 180 диких видов и тысячи культивируемых сортов, происходит от этого единственного гибрида. Оба родительских вида принадлежат к семейству Пасленовых (Solanaceae), в которое также входят перцы, баклажаны и табак. Геном современного картофеля представляет собой смесь, где примерно по 50% генетической информации унаследовано от каждой из родительских линий.
Способность формировать клубни стала прямым следствием объединения специфических генов от обоих предков. Ключевой ген, инициирующий образование клубня, — SP6A — пришел от томатной линии и действует как «главный выключатель». Без него клубни не образуются. В то же время ген IT1, необходимый для роста подземных стеблей, превращающихся в клубни, был унаследован от линии S. etuberosum. Без него клубни остаются чрезвычайно мелкими.
Исследование, опубликованное 31 июля в журнале Cell, детализирует этот генетический механизм. Однако, как отмечает Саломе Прат, биолог из Центра исследований в области аграрной геномики в Барселоне, «статья не объясняет до конца, как именно соединение этих генов привело к формированию клубня, что говорит о более сложной полной картине».
Гибридная природа дала картофелю значительное эволюционное преимущество. В период, когда горы Анды только начинали формироваться (от 6 до 10 миллионов лет назад), возникли новые экологические ниши. Предок томата предпочитал сухие и теплые условия, а вид S. etuberosum — холодные и влажные. Картофель унаследовал черты обоих, что позволило ему процветать в холодных и сухих районах высокогорья.
Важнейшим преимуществом стала способность клубней к вегетативному размножению. Это позволило новому гибриду преодолеть распространенную проблему стерильности и выиграть время для восстановления способности к половому размножению. По словам Сандры Кнапп, ботаника из Музея естественной истории в Лондоне, это обеспечило выживание и дальнейшее развитие вида.
Успешная адаптация к новым условиям в Андах привела к взрывной диверсификации. В результате возникло 180 диких видов картофеля. Большинство из них несъедобны для человека из-за высокого содержания горьких или токсичных соединений.
Первыми, кто начал культивировать картофель, были коренные жители Анд примерно 20 000 лет назад. Они отбирали съедобные и наименее токсичные сорта, заложив основу для будущего глобального распространения культуры.
Испанские исследователи завезли несколько сортов картофеля в Европу. Этот шаг положил начало всемирному распространению картофеля и его превращению в один из основных продуктов питания на планете.
Современные культивируемые сорта картофеля обладают низкой генетической изменчивостью из-за селекции, направленной на высокую урожайность. Это делает их уязвимыми к изменению климата, в частности к жаре и наводнениям.
Понимание двойственного происхождения картофеля открывает новые возможности для селекции. Ученые могут идентифицировать полезные гены, унаследованные от древнего томата и S. etuberosum, которые были утеряны в процессе одомашнивания.
Конечная цель этого исследования — использовать полученные знания для создания более устойчивых и адаптируемых сортов картофеля. Путем традиционной селекции или генной инженерии в современные сорта можно реинтродуцировать гены, отвечающие за устойчивость к стрессовым факторам окружающей среды.
Изображение носит иллюстративный характер
Вся родословная картофеля, включающая 180 диких видов и тысячи культивируемых сортов, происходит от этого единственного гибрида. Оба родительских вида принадлежат к семейству Пасленовых (Solanaceae), в которое также входят перцы, баклажаны и табак. Геном современного картофеля представляет собой смесь, где примерно по 50% генетической информации унаследовано от каждой из родительских линий.
Способность формировать клубни стала прямым следствием объединения специфических генов от обоих предков. Ключевой ген, инициирующий образование клубня, — SP6A — пришел от томатной линии и действует как «главный выключатель». Без него клубни не образуются. В то же время ген IT1, необходимый для роста подземных стеблей, превращающихся в клубни, был унаследован от линии S. etuberosum. Без него клубни остаются чрезвычайно мелкими.
Исследование, опубликованное 31 июля в журнале Cell, детализирует этот генетический механизм. Однако, как отмечает Саломе Прат, биолог из Центра исследований в области аграрной геномики в Барселоне, «статья не объясняет до конца, как именно соединение этих генов привело к формированию клубня, что говорит о более сложной полной картине».
Гибридная природа дала картофелю значительное эволюционное преимущество. В период, когда горы Анды только начинали формироваться (от 6 до 10 миллионов лет назад), возникли новые экологические ниши. Предок томата предпочитал сухие и теплые условия, а вид S. etuberosum — холодные и влажные. Картофель унаследовал черты обоих, что позволило ему процветать в холодных и сухих районах высокогорья.
Важнейшим преимуществом стала способность клубней к вегетативному размножению. Это позволило новому гибриду преодолеть распространенную проблему стерильности и выиграть время для восстановления способности к половому размножению. По словам Сандры Кнапп, ботаника из Музея естественной истории в Лондоне, это обеспечило выживание и дальнейшее развитие вида.
Успешная адаптация к новым условиям в Андах привела к взрывной диверсификации. В результате возникло 180 диких видов картофеля. Большинство из них несъедобны для человека из-за высокого содержания горьких или токсичных соединений.
Первыми, кто начал культивировать картофель, были коренные жители Анд примерно 20 000 лет назад. Они отбирали съедобные и наименее токсичные сорта, заложив основу для будущего глобального распространения культуры.
Испанские исследователи завезли несколько сортов картофеля в Европу. Этот шаг положил начало всемирному распространению картофеля и его превращению в один из основных продуктов питания на планете.
Современные культивируемые сорта картофеля обладают низкой генетической изменчивостью из-за селекции, направленной на высокую урожайность. Это делает их уязвимыми к изменению климата, в частности к жаре и наводнениям.
Понимание двойственного происхождения картофеля открывает новые возможности для селекции. Ученые могут идентифицировать полезные гены, унаследованные от древнего томата и S. etuberosum, которые были утеряны в процессе одомашнивания.
Конечная цель этого исследования — использовать полученные знания для создания более устойчивых и адаптируемых сортов картофеля. Путем традиционной селекции или генной инженерии в современные сорта можно реинтродуцировать гены, отвечающие за устойчивость к стрессовым факторам окружающей среды.
