研究核心发现 - 首次揭示马铃薯组起源于约900万年前番茄组与类马铃薯组之间的一次古杂交事件，杂交导致了新器官薯块的形成[1][6] - 该研究是“优薯计划”的重大突破，为马铃薯遗传育种提供了全新理论视角[1] 马铃薯物种起源与进化 - 通过分析101份马铃薯组、15份番茄组、9份类马铃薯组及19份其他茄科物种基因组数据，重新构建了进化关系[3] - 分子钟技术结合约5200万年前的茄科化石校准，确认杂交起源时间节点为900万年前[8] - 杂交以番茄为母本、类马铃薯为父本，属跨属“基因联姻”[6] 薯块形成的关键遗传机制 - 薯块身份基因IT1源自类马铃薯组，结薯信号因子SP6A源自番茄组[7] - 发现两个此前未受重视的薯块功能相关基因DRN和CLF，来自双亲的等位基因重组构建了新调控网络，推动薯块出现[7] - 现今马铃薯组内部物种约24%的遗传组分随机固定了不同亲本等位基因，呈现亲本镶嵌的“马赛克式”模式[7] 杂交带来的进化优势 - 马赛克式遗传组合极大提升了后代遗传多样性，使其具备适应多种环境的能力[7] - 新生马铃薯群体能迅速占据新生态位，在与亲本形成生殖隔离同时展现出超强杂种优势与适应性[7] - 薯块形成赋予马铃薯地下生存优势，可储存水分和淀粉以度过干旱寒冷季节，并能通过薯块芽直接繁殖新植株[7] 对未来育种的潜在影响 - 研究提出以番茄作为合成生物学“底盘”，导入薯块形成关键基因，培育能在地下长出马铃薯的“种子型马铃薯”[9] - 目标是将马铃薯从无性繁殖块茎作物变革为种子繁殖作物，每亩仅需2克种子，以降低种植成本和病害传播风险[9]