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[人民日报]马铃薯和番茄竟然是近亲(唠“科”)

发布时间:2025-09-22 |来源: 人民日报|作者:张平贤
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当你掰开一个热气腾腾的蒸土豆,或者将炸得金黄酥脆的薯条蘸着番茄酱送入口中时,有没有想过,马铃薯到底是从哪儿来的?

马铃薯的身世比想象中复杂得多,曾是困扰科学界许久的“悬案”。不久前,国际学术期刊《细胞》上的一篇论文揭开了谜底:我们今天吃的马铃薯,并非来自某个单一的古老祖先,而是一场发生在千万年前“跨界联姻”的意外结晶。

故事要从八九百万年前的南美洲安第斯山脉讲起。彼时,那里还没有人类的足迹,只有剧烈的地质运动和野蛮生长的植物。主角之一是番茄的某个古老祖先,我们暂且称它为“茄小姐”;另一位主角则是类马铃薯植物,样貌酷似马铃薯,但就是不长块茎,我们叫它“薯先生”。

中国农业科学院深圳农业基因组研究所黄三文团队分析了128份高质量的基因组数据,结果显示,今天马铃薯的基因组,堪称“混血奇迹”:其中约40%的基因来自番茄祖先“茄小姐”,而另外60%则来自类马铃薯植物“薯先生”。这次杂交不仅创造了一个新物种,还催生出一个全新的器官——块茎。

块茎的起源一直是个谜。研究团队发现控制块茎形成的关键基因来自“双亲”:例如,“主开关”基因SP6A源自番茄,而调控匍匐茎生长的IT1基因则来自类马铃薯植物。这些基因通过杂交重组,形成了全新的调控网络,最终促成了块茎的出现。

也就是说,“茄小姐”提供了引擎,“薯先生”提供了底盘和车身,经过基因的重组磨合,造出了名为“块茎”的超级跑车。这个全新的基因网络,让马铃薯拥有了其他植物梦寐以求的生存法宝。

这一发现,也为我们理解生命演化提供了生动范例。1972年,科学家提出“间断平衡”理论,认为进化更像是在漫长的平稳期中,穿插着短暂而剧烈的快速分化阶段。马铃薯的诞生,就是对“间断平衡”理论的一次印证。

研究推测,杂交发生时正值安第斯山脉快速抬升期,环境剧变,拥有块茎这一“超级外挂”的初代马铃薯,成为当时的赢家。块茎不仅能储存大量养分以备不时之需,还能通过芽眼进行无性繁殖,无需费力开花授粉、等待种子成熟。这赋予它无与伦比的环境适应能力,从温带草原到高寒山区,迅速抢占了广阔的生态位,最终一路逆袭。

解开古老的起源之谜,是为了更好地走向未来。如今,这一基础研究正转化为育种实践中的创新动力。黄三文团队发起的“优薯计划”,目的就是通过基因组设计育种,从依赖块茎的无性繁殖,改造为使用种子的有性繁殖,这将极大降低种植成本和病害风险。此次研究还提出了一条新的育种路径:利用番茄作为遗传底盘,导入块茎形成关键基因,培育出地下结土豆、地上长番茄的新型作物,通过基因工程我们将有望实现真正意义上的“一株双收”。

当然,从理想到现实还有一段路要走。块茎的形成是极其复杂的系统工程,受到光照、温度、激素等多种因素的精细调控。科学家们还需要挖掘更多的调控因子,才能真正实现马铃薯育种的精准设计。

(单位: 中国农业科学院农业基因组研究所)
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