一个国际研究小组在《细胞》杂志发表研究，揭示了现代马铃薯的起源之谜。研究发现，大约900万年前，南美洲的番茄植物与类似马铃薯的物种在野外自然杂交，这一古老进化事件引发了块茎的形成，进而催生了现代马铃薯。

块茎作为扩大的地下结构，能够储存土豆、山药和芋头等植物中的营养物质。中国农业科学院通讯作者黄三文表示，物种间的杂交事件可引发新性状进化，催生更多物种，此次研究终于解开了土豆起源之谜。

马铃薯作为世界上最重要的作物之一，其起源长期困扰着科学家。从外观上看，现代马铃薯植株与智利三种名为Etuberosum的类似马铃薯植物几乎相同，但这些植株不长块茎，且马铃薯植株与番茄亲缘关系更近。为解决这一矛盾，研究小组分析了450个栽培马铃薯基因组和56个野生马铃薯物种的基因组。该论文第一作者、中国农业科学院深圳农业基因组研究所张志阳称，野生马铃薯采样困难，此数据集是迄今最全面的野生马铃薯基因组数据。

研究团队发现，每种马铃薯都含有来自马铃薯和番茄植物稳定、均衡的遗传物质混合物，表明马铃薯起源于两者间的古老杂交。尽管马铃薯和番茄是不同物种，但约1400万年前拥有共同祖先，分化约500万年后仍能杂交，并在约900万年前形成最早带块茎的马铃薯植株。

此外，该团队还追踪了马铃薯关键块茎形成基因的起源。SP6A基因(指示植物何时开始结块的“总开关”)和另一个帮助控制形成块茎的地下茎生长的重要基因IT1均来自番茄家族，缺少任何一个基因，杂交后代都无法结块。

这一进化创新恰逢安第斯山脉快速隆升，新生态环境涌现。早期马铃薯利用块茎将养分储存在地下，能快速适应变化环境，在山区恶劣气候条件下生存。块茎还使马铃薯植株无需种子或授粉即可繁殖，只需从块茎上的芽萌发就能长成新植株，这一特性让它们迅速扩张，填补了中美洲和南美洲从温和草原到高寒高山草甸等多样化的生态位。

黄三文称，块茎的进化让马铃薯在恶劣环境中具有巨大优势，促进了新物种激增，造就了如今丰富多样的马铃薯。

更多信息： 古代杂交是马铃薯谱系块茎形成和辐射的基础，Cell (2025)。