土豆的“妈妈”是番茄？有趣的知识又增加了！

“怪不得吃薯条要蘸番茄酱，原来马铃薯的‘妈妈’是番茄！”最近，你或许听到过这样的说法。生活中常见的两种食物，长得也不是很像，竟然在生物学上有了亲缘关系。其实，从科学角度来说，这个说法并不那么准确。那么，土豆和番茄到底是什么关系呢？

起源：“生命之树”与物种杂交

1859年，英国生物学家达尔文在《物种起源》一书中首次提出生物进化论学说，认为地球上所有的物种都是从一个共同祖先开始，一步步分化演变而来的。整个过程就像一棵大树不断长出新的树枝：最古老的祖先物种一分为二，形成两个新的物种，而自己逐渐消失；每个新物种再进一步分化……如此不断延续。

后来，科学家在研究中发现，物种的进化方式并不总是这样“一分二、二分四”……有时候，两个已经分开的“姊妹物种或近缘物种”还可能再次相遇，并通过杂交产生出一个新物种——“杂交物种”。而参与杂交的两个物种，在遗传角度就可以算是这个新物种的“父母”。我们熟悉的棉花、小麦等农作物，其实都是通过杂交方式起源的，但它们在杂交过程中都经历了染色体加倍。土豆也是通过杂交而来的，有意思的是，土豆祖先杂交并没有发生染色体数目加倍的情况。

相遇：近千万年前的“意外牵手”

我们再来理清几个概念。在茄科茄属中，有一类植物能长出可以吃的块茎（就是土豆本身），它们被科学家归类为“马铃薯组”，包括马铃薯和其他107个物种；我们吃的番茄是果实，番茄物种也属于茄属，归类为“番茄组”，这一组还包括16种野生亲戚，它们结的果实都类似“番茄”，但不长块茎；除此之外，还有“类马铃薯组”，包括3个物种，它们的花和叶子和马铃薯组非常像，但没有块茎。

而“土豆的妈妈是番茄”的说法源自一项发表在《细胞（Cell）》上的研究。研究的内容是：大约800万～900万年前，番茄组所有物种的祖先物种，和类马铃薯组所有物种的祖先物种，进行了一次“跨界合作”——它们杂交了！并且，这次杂交没有改变染色体的数量。也就是说，番茄组祖先物种当了妈妈（提供胚珠），而类马铃薯组祖先物种当了爸爸（提供花粉）。这次意外“牵手”，创造出了一个全新的物种——如今马铃薯组所有物种的共同祖先！

惊喜：古老杂交创造出“土豆”

更神奇的是，这次杂交还产生了新器官——薯块，也就是我们今天吃的土豆！研究发现，控制薯块形成的关键基因，分别来自番茄组和类马铃薯组的两个祖先物种。例如SPA6、DRN、GI等基因来自“妈妈”（番茄组祖先物种），IT1、CLF、PHYB等基因来自“爸爸”（类马铃薯组祖先物种）。有趣的是，在它们各自原本的物种中，这些基因彼此之间“不认识”。但杂交之后，来自“妈妈”的SPA6基因和来自“爸爸”的IT1基因突然开始“对话”，共同启动了薯块的发育机制。

薯块对于马铃薯组祖先物种来说就像一个“生存外挂”，它帮助马铃薯组祖先物种度过了最初的艰难时期——薯块能储存营养，可以帮助植株存活下来，且能够适应寒冷的高山环境（例如南美的安第斯山脉），而它的两个亲本祖先根本无法在那里生存；有了薯块，马铃薯组祖先物种迅速在新环境中扩张，并逐渐分化出更多的物种——最终形成了今天我们看到的马铃薯组家族。

研究：远不止步于此

如果没有这次古老远缘杂交，就没有薯块，更没有整个马铃薯组的物种多样性。

这间接展示了远缘杂交与种内杂交的本质区别是二者的难度级别和遗传方式完全不同。种内杂交没有生殖隔离，后代很容易产生且生育能力正常，而远缘杂交存在生殖隔离，成功率极低，即便勉强产生少量后代，后代也很难再相互交配产生后代，更难繁衍下去。

正因为困难，远缘杂交在进化和育种上的意义才格外重大：种内杂交产生的新组合，很容易在后代中消失或与亲本再次混合；而远缘杂交一旦成功，产生的新组合和新性状能立刻让新物种和两个亲本物种都产生生殖隔离，从而被固定下来，成为一个长期存在的全新物种。

从前，在进行远缘杂交育种时（如小麦和野草杂交），因为遇到结实率和后代育性大幅度降低等问题，通常是将杂交后代不断与亲本之一回交。而自然界同倍性杂交物种是通过“杂交-迭代”的方式形成新物种，在这过程中逐渐恢复有性生殖。在未来，我们可以更好地模拟这一自然过程，不再过度依赖回交，而是通过促进杂交后代之间的迭代进化交配，更快、更有效地聚合优良基因，创造出像土豆一样拥有革命性新性状的作物！

在未来，随着技术的革新，育种必将实现向新质生产力的华丽转型。它不仅会持续为农业生产提供作物品种，更将成为推动农业现代化的核心动力，在保障粮食安全、应对气候变化等全球挑战中，书写属于遗传学与多学科融合的新篇章。

责任编辑｜李雅欣

运营编辑｜李雅欣

质量审核 | 赵青云
王维嘉

图文来源 | 《知识就是力量》杂志《土豆的妈妈真的是番茄吗?》，撰文/刘建全（兰州大学生态学院），原创作品转载请注明来源。

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