Что такое картофель? Ученые дали нетривиальный ответ
Международная команда ученых раскрыла невероятную историю появления продукта, который есть на столе буквально каждой семьи. Оказалось, что привычный всем картофель (Solanum tuberosum, или паслён клубненосный) возник в результате древнего гибридного скрещивания между предками томата и растения из малоизвестной группы Etuberosum около 8-9 млн лет назад.
Картофель и томат — «родственники» по ботаническому роду Solanum, но по своим свойствам сильно различаются. У томатов — сочные плоды, а у картофеля — клубни, которые накапливают крахмал. Исследование, опубликованное в журнале Cell, показало, что способность образовывать клубни, которая сделала картофель стратегическим продуктом, — это уникальный результат древнего генетического слияния, а не просто случайная мутация.
«Томат — мать, а паслён — отец, — заявил Саньвэнь Хуан, профессор Института сельскохозяйственной геномики в Шэньчжэне (Китай), который руководил исследованием. — Но поначалу это было неочевидно».
Ученые проанализировали 128 полных геномов, включая дикие и культурные виды, и установили: все представители картофельной линии Petota — от культурных сортов до диких видов — несут в себе гены обоих «родителей». Причем наследие Etuberosum оказалось немного более весомым (примерно 60%), чем томатное (около 40%).
Речь идет не о недавнем «вливании» чужих генов, а об устойчивом, древнем гибриде, который дал начало всему современному картофелю. Его появление сопровождалось способностью к вегетативному размножению с помощью клубней, что позволило растениям освоить новые — более холодные и засушливые — экологические ниши, особенно в Андах.
Один из главных научных прорывов в исследовании — выяснение, как именно картофель научился формировать клубни. Эта способность оказалась результатом взаимодействия генов, унаследованных от обоих родительских видов. Некоторые ключевые гены, управляющие светочувствительностью и ростом подземных побегов, пришли от томата; другие, связанные с запуском клубнеобразования, — от Etuberosum.
Комбинация этих генов в одном организме создала новый эволюционный сценарий, позволивший картофелю не просто выжить, но и занять обширные географические пространства — от Мексики до Чили. Благодаря клубням, растения смогли размножаться даже в суровых условиях, где традиционные семена не давали шансов.
«Это исследование является новаторским, — сказал Джеймс Маллет, профессор органической и эволюционной биологии в Гарвардском университете. — Оно показывает, как в результате гибридизации может появиться новый орган и даже новая ветвь со множеством видов».
Картофель — третий по значимости источник калорий в мире после пшеницы и риса. Исследование показывает, как древние гибридизации могут становиться двигателем эволюции, открывая дорогу к формированию новых черт и видов. Для аграрной науки и селекции это означает новые горизонты: теперь ученые могут точнее понимать, какие гены отвечают за устойчивость, адаптацию и урожайность и как использовать эти знания для выведения новых сортов.
Ранее RTVI.US рассказывал, что перья павлина способны работать как лазер.
