番茄能变土豆？发音上的细微差别背后，竟藏着不为人知的亲缘故事

研究者如何追溯土豆的“家族史”

土豆不仅是餐桌上的美味食材，更是全球第三大重要的主食作物。它的繁殖方式很特别：把块茎的一部分埋进土里，就能长出新植株——这其实是母株的克隆体，但时间一长，克隆体难免积累有害突变。 

如今我们常见的土豆，就带着不少突变，这让植株变得格外“娇弱”。“我们希望能清除这些突变，”参与研究的中国农业科学院基因组生物学家黄三文(Sanwen Huang)表示。

他正致力于培育新型杂交土豆：不仅有害突变更少，还能像普通作物那样用种子种植，而不是像现在的土豆，只能靠块茎繁殖。

如果更多土豆改用种子种植，科学家就能剔除有害突变，还能减少克隆体易染病害的风险。毕竟，没人想再经历一次爱尔兰马铃薯饥荒。

土豆属于茄属植物，番茄、茄子、辣椒等也都出自这个家族。参与研究的伦敦自然历史博物馆(Natural History Museum in London)植物分类学家桑德拉·克纳普(Sandra Knapp)解释道，茄属是“拥有超过1000个物种的开花植物大属之一”。 

克纳普一直致力于探寻茄属植物间的亲缘关系，于是她与黄三文展开了合作。“他专注于土豆研究，我们则聚焦整个茄属，”克纳普说，“我们意识到这里面藏着有趣的发现。” 研究团队利用完整的基因组序列，为6种土豆构建了“家族树”，并与其他21种茄属植物进行对比；同时还分析了另外128个基因组，以明确土豆与其他物种的亲缘紧密程度。 

结果显示，土豆既与番茄类植物相关，也与一类名为块茎茄属的植物有关联。“这是个很小的分支，只有3个物种，”克纳普介绍道。 

从地面上看，块茎茄属植物和土豆长得很像，但不同于现代土豆的是，无论是古老还是现存的块茎茄属植物，抑或是番茄，都无法长出块茎。

而在数百万年前，当那种古老的番茄与块茎茄属植物杂交后，一个名为“块茎茄组”的杂交群体应运而生——块茎，正是从这个新群体中诞生的。

土豆背后的科学密码

既然古老的番茄和块茎茄属植物都长不出美味的块茎，为什么块茎茄组植物可以呢？科学家发现，这个新群体继承了两种远古植物的混合基因，才得以长出饱满的土豆。

比如，番茄贡献了SP6A基因，这种基因能启动块茎形成；而块茎茄属植物则带来了IT1基因，负责调控块茎生长。 这种基因组合的出现，恰逢天时。

克纳普指出，番茄类植物通常偏爱炎热干燥的环境，块茎茄属植物却喜欢寒冷潮湿的气候。而大约1000万年前，南美洲西海岸的安第斯山脉开始隆起。 

山脉隆起形成的高地，恰好提供了寒冷又干燥的环境。克纳普解释说，块茎茄组植物储存能量的块茎，“让这些新植物得以在安第斯山脉的高地新环境中扎根蔓延”。

土豆的未来展望

哈佛大学进化生物学家詹姆斯·马利特(James Mallet)并未参与这项研究，他指出，物种杂交往往难有好结果。

“把基因弄得乱七八糟，通常不是什么好事，”他说。但“偶尔会出现特殊的基因组合——这就像重新掷了一次骰子，而这些组合是单个物种进化无法产生的”。如果存在新的栖息地，这些新组合可能会带来巨大变化，甚至催生出新物种。 

事实也的确如此。如今，野生土豆已有107个物种。 

瑞士伯尔尼大学(University of Bern)进化生态学家奥勒·西豪森(Ole Seehausen)表示，这项研究首次证实，块茎这种关键的进化“发明”，源自两个物种的杂交。他认为，正是这些块茎，让土豆在基因“洗牌”后得以茁壮成长。 

仅靠块茎繁殖，虽在抗病方面存在短板，但也让新的块茎茄组植物不必立刻通过交配传递新基因。他指出，自我克隆的能力“让那些确实无法进行有性繁殖的杂交谱系得以存活”，直到恢复繁殖能力。 

黄三文希望借助对番茄到土豆进化路径的新认识，培育出更健康的土豆品种。他表示，可以把番茄作为新基因的“载体”，再将这些基因引入土豆，“因为番茄本质上没有有害突变”。 

最终，他希望培育出可用于种植的土豆种子——通过人为杂交，让我们钟爱的薯条摆脱有害突变的困扰。