Картофель оказался 9-миллионолетним гибридом родственников помидора

Открытие в области эволюционной ботаники перевернуло существующие представления о происхождении картофеля. Согласно исследованию, недавно опубликованному в престижном научном издании Cell, современный картофель возник в результате уникального эволюционного события — гибридизации между древними родственниками томатов и представителями чилийского вида etuberosum приблизительно 9 миллионов лет назад.

Научная группа провела беспрецедентный по масштабу генетический анализ, охвативший геномы 450+ культивируемых разновидностей и 56 диких видов картофеля, собранных в различных экосистемах Южноамериканского континента. Результаты секвенирования выявили в каждом современном виде картофеля стабильную пропорцию генетического материала обоих родительских линий, что неопровержимо свидетельствует о гибридном происхождении.

Хронологическая реконструкция эволюционных процессов посредством демографического моделирования установила, что линии томатов и картофеля дивергировали от единого предка около 14 миллионов лет назад. Критическое событие межвидовой гибридизации произошло спустя примерно 5 миллионов лет после этого разделения.

Молекулярно-генетический анализ идентифицировал двойной генетический механизм, обусловивший формирование клубней. Ген SP6A, приобретенный от томатной линии, функционирует как главный регуляторный фактор клубнеобразования, тогда как ген IT1, унаследованный от etuberosum, отвечает за морфогенез подземных столонов. Экспериментальное подавление экспрессии любого из этих генов приводит к полной утрате способности формировать клубни.

Геологические данные свидетельствуют, что возникновение этого эволюционного новшества хронологически совпало с интенсивным орогенезом Андской горной системы. Последовавшее за этим похолодание климата негативно повлияло на процессы опыления и семенного размножения растений региона. В этих условиях приобретенная гибридом способность накапливать питательные вещества в подземных органах и размножаться вегетативно обеспечила существенное адаптивное преимущество.

Вегетативная репродукция посредством клубней позволила зафиксировать благоприятные гибридные генетические комбинации и обеспечила быструю адаптацию к разнообразным экологическим нишам. Этот механизм стал ключевым фактором последующей радиации видов картофеля, которых в настоящее время насчитывается 107.

Исследователи продолжают работу над выяснением механизмов восстановления фертильности у потомков первоначального гибрида. Полученные фундаментальные знания уже применяются в разработке инновационных стратегий селекции картофеля, направленных на преодоление ограничений, связанных с накоплением вредных мутаций в геноме этой важнейшей продовольственной культуры.

Источник: New Atlas