Почему картофель не похож на помидор

Различия возникли из-за гибридизации и отбора признаков, связанных с подземным ростом и хранением энергии.

Когда появились картофельные клубни

Генетические данные указывают на период около 8-9 миллионов лет назад.

Можно ли повторить этот процесс в селекции

Современная геномика позволяет использовать отдельные элементы этого механизма при создании новых сортов.

Картофельные очистки

Главная / Наука

Екатерина Крылова Опубликована сегодня в 3:02

Под землёй скрывалась бездна: как из томата появился клубень-мутант

Томатные гены запустили формирование клубней у картофеля — Хуан профессор

Теперь кажется очевидным, что помидоры и картофель — совершенно разные растения. Один даёт сочные плоды над землёй, другой формирует питательные клубни в почве. Однако генетика показывает: их различия — результат общей истории, а не случайного совпадения. Современные исследования раскрывают, как из древнего смешения растительных линий появился картофель и почему именно клубни стали его ключевой особенностью. Эта история меняет представления об эволюции культурных растений. Об этом сообщает научное издание.

Родственная связь, скрытая под землёй

С точки зрения ботаники помидор и картофель принадлежат к одному семейству паслёновых. Но недавнее исследование показало: их родство куда глубже, чем считалось раньше. Картофель возник в результате редкого гибридного события, в котором участвовали ранние родственники томатов и древняя группа растений Etuberosum.

Генетический анализ указывает, что это произошло около 8-9 миллионов лет назад. В результате смешения сформировалась новая линия, объединившая полезные черты обоих предков и получившая способность формировать подземные клубни. Подобные эволюционные скачки укладываются в более широкий контекст того, как сложные генетические архитектуры формируют новые признаки, что обсуждается и в работах о пространственной организации генома.

Почему происхождение клубней долго оставалось загадкой

Клубни картофеля — это органы хранения, которые удерживают воду и запас энергии. Они помогают растениям переживать холод, засуху и неблагоприятные условия почвы. Кроме того, клубни позволяют размножаться без семян, снижая зависимость от опылителей.

Проблема заключалась в том, что ни один из предполагаемых предков картофеля не имел таких органов. Помидоры вообще не формируют клубни, а растения Etuberosum создают лишь подземные стебли, которые не накапливают питательные вещества. Этот разрыв долго мешал учёным объяснить, как именно возник картофель.

Генетическое расследование длиной в миллионы лет

Руководитель исследования Санвэнь Хуан из Китайской академии сельскохозяйственных наук вместе с международной командой проанализировал 128 геномов диких картофелей, томатов и видов Etuberosum. Такой масштаб сравнения позволил увидеть закономерности на уровне целых хромосом.

Результаты показали устойчивую комбинацию генов: часть пришла от томатной линии, часть — от Etuberosum. Такая структура не похожа на случайный обмен генами и указывает именно на древнюю гибридизацию.

"Помидор — мать картофеля", — отметил Хуан, подчёркивая, что ключевые регуляторные гены картофеля имеют томатное происхождение.

Гены, которые сделали клубни возможными

Формирование клубней стало результатом совместной работы генов обоих родителей. Томатный ген SP6A действует как своего рода переключатель, запускающий процесс клубнеобразования. Ген IT1, унаследованный от Etuberosum, отвечает за рост и утолщение подземных стеблей.

Дополнительную роль играют светочувствительные и регуляторные гены, определяющие направление роста и реакцию растения на сезонные условия. Эксперименты подтвердили: при удалении отдельных компонентов этой сети клубни либо не формируются вовсе, либо развиваются неправильно.

Эволюционное преимущество подземного запаса

Появление клубней дало картофелю серьёзное преимущество. Растения смогли выживать в холодных и высокогорных районах, где семенное размножение было затруднено. Это совпало по времени с подъёмом Анд, когда в Южной Америке появились новые, более суровые экосистемы.

Клубни позволили картофелю быстро освоить луга, склоны и альпийские зоны. Такой механизм напоминает и другие примеры того, как растения адаптируются к меняющейся среде, включая ранние этапы формирования сосудистых тканей, описанные в исследованиях о древних эволюционных инновациях растений.

Быстрая диверсификация после гибридизации

После своего появления картофель начал эволюционировать быстрее, чем его родственные группы. Исследование показывает, что дикие виды картофеля диверсифицировались активнее, чем томаты или Etuberosum. Гибридизация дала сразу большой набор генетических вариантов, ускорив адаптацию к новым условиям.

"Гибридизация не просто создала новый вид — она запустила механизм быстрой адаптации", — подчеркнул Хуан.

Значение открытия для сельского хозяйства

Учёные отмечают, что гибридное происхождение объясняет не только прошлое картофеля, но и его потенциал в будущем. Понимание генетических механизмов клубнеобразования может помочь селекционерам создавать новые сорта с улучшенной устойчивостью, урожайностью и способами размножения.

Исследователи рассматривают даже возможность переноса отдельных генов в другие культуры или разработки картофеля, который лучше размножается семенами. По сути, аграрная наука лишь повторяет эксперимент, который природа провела миллионы лет назад.

Сравнение: помидор и картофель как эволюционные родственники

Помидор формирует надземные плоды и ориентирован на семенное размножение. Картофель делает ставку на подземные органы хранения и вегетативное воспроизводство. Первый путь эффективен в стабильных условиях, второй — в суровых и переменчивых. Их гибридная история показывает, как сочетание стратегий может привести к появлению принципиально нового признака.