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本報(bào)訊（記者 李爭粉）7月31日，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院深圳農(nóng)業(yè)基因組研究所（嶺南現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科學(xué)與技術(shù)廣東省實(shí)驗(yàn)室深圳分中心）黃三文團(tuán)隊(duì)聯(lián)合國內(nèi)外研究機(jī)構(gòu)首次揭示了茄屬馬鈴薯組（Solanum section Petota）的雜交起源、薯塊形成和輻射分化。該研究是“優(yōu)薯計(jì)劃”的又一重大突破，為馬鈴薯育種改良提供了全新的理論視角。相關(guān)研究成果發(fā)表在《細(xì)胞（Cell）》上。

栽培馬鈴薯是最重要的塊莖類糧食作物，為全球13億人提供主食。相較于其他茄屬近緣物種，馬鈴薯組內(nèi)的栽培馬鈴薯及其107個(gè)野生種均具有特化的新器官——薯塊，用于存儲(chǔ)養(yǎng)分和無性繁殖。然而，馬鈴薯的物種起源、物種多樣性形成，以及薯塊性狀背后的遺傳機(jī)制尚缺乏深入研究。

在分類學(xué)上，馬鈴薯組和番茄組、類馬鈴薯組屬于姊妹類群。在形態(tài)上，馬鈴薯和類馬鈴薯更加相似，一度曾認(rèn)為類馬鈴薯是馬鈴薯的直接祖先，是不結(jié)薯的馬鈴薯。然而，分子進(jìn)化學(xué)分析證明番茄和馬鈴薯更加相似。它們?nèi)叩倪M(jìn)化關(guān)系是一個(gè)未解之謎。

研究團(tuán)隊(duì)通過進(jìn)化基因組學(xué)和分子生物學(xué)等綜合手段，揭示了馬鈴薯組起源于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(diào)控的結(jié)果，諸如，薯塊身份基因IT1繼承自類馬鈴薯組，而結(jié)薯移動(dòng)信號基因SP6A繼承自番茄組，并新發(fā)現(xiàn)了與薯塊功能相關(guān)的兩個(gè)重要基因DRN和CLF。

研究還發(fā)現(xiàn)，馬鈴薯組內(nèi)部物種仍約有24%的遺傳組分隨機(jī)

固定了不同親本的等位基因，呈現(xiàn)出親本鑲嵌的模式。這種“馬賽克”的遺傳組合進(jìn)一步加速了馬鈴薯物種爆發(fā)式的輻射分化，并與親本建立生殖隔離，表現(xiàn)出超強(qiáng)雜種優(yōu)勢和超級適應(yīng)性。

業(yè)內(nèi)專家表示，該研究首次揭示了物種雜交可以產(chǎn)生新器官（薯塊），豐富了進(jìn)化學(xué)理論，也為馬鈴薯的育種改良提供了全新的思路。

據(jù)了解，該研究得到了國家自然科學(xué)基金、廣東省基礎(chǔ)與應(yīng)用基礎(chǔ)研究重大項(xiàng)目、中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院科技創(chuàng)新工程的支持。