中国农科院黄三文团队“优薯计划”又有重大突破！相关研究成果登上《细胞（cell）》

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摘要

北京时间7月31日，中国农业科学院深圳农业基因组研究所（岭南现代农业科学与技术广东省实验室深圳分中心）黄三文团队联合国内外研究机构首次揭示了茄属马铃薯组（Solanum section Petota）的杂交起源、薯块形成和辐射分化。该研究是“优薯计划”的又一重大突破，为马铃薯育种改良提供了全新的理论视角。相关研究成果发表在《细胞（Cell）》上。

类马铃薯组（左）与马铃薯组（右）植株的表型

栽培马铃薯是最重要的块茎类粮食作物，为全球13亿人提供主食。相较于其他茄属近缘物种，马铃薯组内的栽培马铃薯及其107个野生种均具有特化的新器官——薯块，用于存储养分和无性繁殖。然而，马铃薯的物种起源、物种多样性形成，以及薯块性状背后的遗传机制尚缺乏深入研究。

在分类学上，马铃薯组和番茄组、类马铃薯组属于姊妹类群。在形态上，马铃薯和类马铃薯更加相似，一度曾认为类马铃薯是马铃薯的直接祖先，是不结薯的马铃薯。然而，分子进化学分析证明番茄和马铃薯更加相似。它们三者的进化关系是一个未解之谜。

基因组信息揭示马铃薯的“身世之谜”

研究团队通过进化基因组学和分子生物学等综合手段，揭示了马铃薯组起源于900万年前番茄组和类马铃薯组的一次古杂交事件。新器官薯块的形成是亲本来源的等位基因重新组合和交互调控的结果，诸如，薯块身份基因IT1继承自类马铃薯组，而结薯移动信号因子SP6A继承自番茄组，并新发现了与薯块功能相关的两个重要基因DRN和CLF。

研究还发现，马铃薯组内部物种仍约有24%的遗传组分随机固定了不同亲本的等位基因，呈现出亲本镶嵌的模式。这种“马赛克”的遗传组合进一步加速了马铃薯物种爆发式的辐射分化，并与亲本建立生殖隔离，表现出超强杂种优势和超级适应性。