Появили са се преди 9 милиона години, вероятно в резултат на хибридизация

Картофите са резултат от кръстосване между древен вид домати и растение, подобно на картофи, но без грудки, показва ново генетично проучване.

Те са основна и вкусна храна за милиони хора по целия свят, но произходът им и еволюцията им дълго време са били научна загадка. Вече не е така, казват учените.

Това нишестено зеленчуково растение се е появило преди 9 милиона години в зараждащите се Анди – резултат от естествено кръстосване между древно доматено растение и картофеноподобен вид, който не е имал набъбналите части на стъблото, които наричаме грудки. Това

древно кръстосване е довело до появата на грудки,

които са били наследени от цялото картофено родословие, включително 180-те му диви вида и хилядите култивирани сортове, съобщават изследователи на 31 юли тази година в списанието Cell (Клетка).

Култивираният картоф, Solanum tuberosum, е една от най-важните основни култури в света. Учените знаеха, че картофите са свързани с малко семейство южноамерикански растения без грудки, наречени Solanum etuberosum, които физически приличат на картофените растения, но не могат да образуват грудки.

Генетиката показва, че картофите са тясно свързани и с доматите. Но учените смятаха, че видовете са като далечни братовчеди, които споделят общ предшественик с картофа. И трите принадлежат към голямото семейство Solanaceae, което включва обичайни растения, които се отглеждат във фермите, като пипер, патладжан и тютюн. Вместо това, тези два вида са се кръстосали, давайки начало на картофеното родословие, са открили изследователите.

За да разкрият тайната на произхода на картофа, те са анализирали геномите на десетки култивирани сортове картофи и техните диви родственици. Екипът е установил, че всеки вид картофи притежава смесен генетичен състав, като приблизително половината от генетичната му информация произхожда от рода на доматите, а другата половина – от рода на картофите без грудки. Тази последователна характеристика предполага, че картофите са възникнали като единствен хибрид между тези две групи, казва Сандра Кнап, ботаник в Природонаучния музей в Лондон.

„При създаването на този хибриден потомък различни генни семейства се се обединили и взаимодействали, за да позволят създаването на грудки", казва Кнап.

Генът SP6A, известен от предишни проучвания като главен превключвател за образуването на клубени, произхожда от доматите. Друг ген, наречен IT1, който е от съществено значение за растежа на подземните стъбла, които образуват клубени, произхожда от рода S. etuberosum. Експерименти са потвърдили, че без гена IT1 клубените са изключително малки, а

без гена SP6A изобщо не се образуват клубени

„Как съчетанието на тези гени е довело до създаването на картофите не е напълно обяснено в тази статия", казва растителният биолог Саломе Прат от Центъра за изследвания в областта на аграрната геномика в Барселона, която не е участвала в новото изследване. Самото доказателство, че тези гени са били наследени след хибридизацията, може да не е достатъчно, за да се докаже, че клубените са се появили веднага, казва тя. „Историята е много по-сложна."

Въпреки това, способността да се образуват нови, сложни органи след хибридизация показва, че хибридното видообразуване е мощен двигател за еволюцията. Новите хибриди често са стерилни поради генетична несъвместимост. Но от клубените, които съхраняват вода и хранителни вещества, могат да покълнат нови растения от почвата, ако останат заровени, без да е необходимо опрашване или семена. Това може да спечели времето, необходимо за повторно развитие на половото размножаване. Тези характеристики може би са дали предимство на картофите, когато Андите са започнали да се появяват преди около 6 до 10 милиона години.

Откриването на нови местообитания в Андите може да е довело до експлозивна диверсификация на картофа, който има по-широка екологична толерантност от своите предци - домата или S. etuberosum. Докато доматите предпочитат сухи и топли условия, а S. etuberosum процъфтява в студени и влажни среди, картофите са наследили комбинация от характеристики, които им позволяват да виреят в студени и сухи райони, като по този начин получават „най-доброто от двата свята", казва Кнап.

Повечето от 180-те диви вида картофи, които са се появили,

са негодни за консумация

поради горчивия си вкус или токсичността си. Но преди около 20 000 години коренното население на Андите открива вкусен див вид картофи и от него произвежда голям брой сортове. По-късно испанските изследователи донасят няколко от тези сортове в Европа, което води до глобалното разпространение на картофа като основна храна.

По-скорошната селекция от човека

за характеристики като висока добивност или устойчивост на патогени неволно е стеснила генетичната вариабилност на култивираните картофи, намалявайки тяхната адаптивност и правейки ги уязвими към екстремна топлина, наводнения и други фактори на околната среда.

Идентифицирането на генетичния принос на доматите и S. etuberosum отваря нови възможности за повишаване на устойчивостта на картофите. Учените вече могат да търсят изгубени полезни характеристики и да ги въведат отново чрез традиционно развъждане или генното инженерство, създавайки по-здрави и адаптивни сортове картофи, казва Кнап.

Източник: sciencеnews.org