中國科學家首次揭示馬鈴薯雜交起源與薯塊形成機制，破解900萬年進化之謎

7月31日晚11點，中國農業科學院農業基因組研究所經濟作物的全基因組設計育種創新團隊聯合國內外研究機構首次揭示了茄屬馬鈴薯組的雜交起源、薯塊形成和輻射分化。該研究是“優薯計劃”的又一重大突破，爲馬鈴薯育種改良提供了全新的理論視角。相關研究成果發表在《細胞（Cell）》上。

栽培馬鈴薯是最重要的塊莖類糧食作物，爲全球13億人提供主食。相較於其他茄屬近緣物種，馬鈴薯組內的栽培馬鈴薯及其107個野生種均具有特化的新器官——薯塊，用於存儲養分和無性繁殖。然而，對馬鈴薯的物種起源、物種多樣性形成以及薯塊性狀背後的遺傳機制尚缺乏深入研究。

在分類學上，馬鈴薯組和番茄組、類馬鈴薯組屬於姊妹類羣。在形態上，馬鈴薯和類馬鈴薯更加相似，類馬鈴薯曾被認爲是馬鈴薯的直接祖先，是不結薯的馬鈴薯。然而，分子進化學分析證明番茄和馬鈴薯更加相似，它們三者的進化關係是一個未解之謎。

研究團隊通過進化基因組學和分子生物學等綜合手段，揭示了馬鈴薯組起源於900萬年前番茄組和類馬鈴薯組的一次古雜交事件。新器官薯塊的形成是親本來源的等位基因重新組合和交互調控的結果，諸如，薯塊身份基因IT1繼承自類馬鈴薯組，而結薯移動信號基因SP6A繼承自番茄組，並新發現了與薯塊功能相關的兩個功能基因DRN和CLF。

研究還發現，馬鈴薯組內部物種仍約有24%的遺傳組分隨機固定了不同親本的等位基因，呈現出親本鑲嵌的模式。這種“馬賽克”的遺傳組合進一步加速了馬鈴薯物種爆發式的輻射分化，並與親本建立生殖隔離，表現出超強雜種優勢和超級適應性。

該研究首次揭示了物種雜交可以產生新器官（薯塊），豐富了進化學理論，也爲馬鈴薯的育種改良提供了全新的思路。