ketchup és sült krumpli kapcsolata: a modern burgonya egy 9 millió évvel ezelőtti paradicsomősből fejlődhetett ki
Írta/by: Rhodilee Jean A Dolor
Egy ősi botanikai esemény – két különböző növényfaj hibridizációja – teremtette meg a terepet a modern burgonya evolúciójához, és utat nyitott a közkedvelt sült krumpli globális kedvenccé válásának.
A Cell folyóiratban július 31 – én megjelent új tanulmányban egy nemzetközi kutatócsoport felfedezte, hogy körülbelül 9 millió évvel ezelőtt természetes keveredés történt a vadonban a paradicsomnövény és a dél – amerikai burgonyaszerű fajok között.
A tanulmány szerzője, Sanwen Huang, a kínai Mezőgazdasági Tudományos Akadémia munkatársa és kollégái szerint ez a fejlődés vezetett a modern burgonya kialakulásához, és a keményítőtartalmú, gumós növény legfigyelemreméltóbb tulajdonságához.
A burgonya gumósodása
A burgonya a világ egyik legfontosabb növénye. A perui székhelyű International Potato Center (CIP) kutatóintézet szerint világszerte több mint egymilliárd ember fogyasztja ezt a kulináris alaptermést. Ez teszi a burgonyát a harmadik legfontosabb élelmiszernövényévé a világon a rizs és a búza után az emberi fogyasztás tekintetében.
De míg a burgonya gyakorlatilag a világ minden konyhájában megtalálható, a tudósokat régóta zavarba ejti az eredete. A modern burgonyanövények megjelenése szinte megegyezik a három chilei burgonyaszerű faj, az Etuberosum megjelenésével, de az utóbbiak nem hordoznak gumókat – megnagyobbodott földalatti szerkezeteket, amelyek tápanyagokat tárolnak olyan növényekben, mint a burgonya, a jamszgyökér és a taró.
A filogenetikai elemzés azt is kimutatja, hogy a burgonyanövények közelebbi rokonok a paradicsommal. Az Etuberosum és a paradicsom különálló növényfajok, de körülbelül 14 millió évvel ezelőtt közös ősük volt. Ezek a növények körülbelül 5 millió évvel a szétválásuk után is képesek voltak kereszteződni, ami a legkorábbi gumós burgonyanövényeket hozta létre körülbelül 9 millió évvel ezelőtt. A kutatók 450 termesztett burgonya- és 56 vadburgonyafaj genomjának elemzésével megállapították, hogy minden burgonyafaj stabil, kiegyensúlyozott genetikai keverékkel rendelkezik mind a paradicsomnövényekből, mind az Etuberosumból.
„Eredményeink azt mutatják, hogy a három leszármazási vonal között észlelt filogenetikai konfliktusok széles körben elterjedtek a Petota genomjaiban, és a Tomato és az Etuberosum őseinek hibridizációs eseményei okozták őket” – írták a kutatók a mai Petota burgonyafajokban talált genetikai keverékekkel kapcsolatos megfigyeléseikről.
A tanulmány azt is sugallta, hogy az evolúciós beltenyésztési esemény váltotta ki a gumó kialakulását, amely a modern burgonya kiemelkedő jellemzője.
Cikkükben Huang és kollégái elmondták, hogy a burgonya gumósodásával kapcsolatos pozitívan szelektált gének (PSG – k) mind a paradicsomból, mind az Etuberosumból származnak. Az SP6A gén, amely a gumók növekedését jelzi, a paradicsom oldaláról származik, míg az IT1 gén, amely a gumók növekedését szabályozza, az Etuberosumból.
„Eredményeink azt mutatják, hogy a fajok közötti hibridizációs esemény hogyan indíthatja el az új tulajdonságok evolúcióját, lehetővé téve még több faj megjelenését” – mondta Huang. „Végre megoldottuk a burgonya eredetének rejtélyét.”
Hozzátették, hogy a gumóképzés képessége kulcsfontosságú fejlődésnek tűnik, amely lehetővé tette a petota ős számára az ivartalan szaporodást és az évszakos magaslati élőhelyekre való terjeszkedést.
„Ez a tulajdonság, a hibridizációból származó polimorfizmusok rendeződésével és rekombinációjával együtt, valószínűleg a petota robbanásszerű fajdiverzifikációját váltotta ki azáltal, hogy lehetővé tette a szélesebb ökológiai fülkék elfoglalását. Ezek az eredmények rávilágítanak arra, hogy az ősi hibridizáció hogyan segíti elő a kulcsfontosságú innovációt és hogyan ösztönzi a későbbi fajok kisugárzását.”
A természetes szelekció szerepe
A kutatók tisztázták, hogy a hibridizáció nem az egyetlen oka a gumók megjelenésének és növekedésének. Azt mondták, hogy a természetes szelekció fontos szerepet játszott a Petota fajok fejlődésében és szaporodásában is.
„A gumóképződésben részt vevő gének várhatóan gyors evolúción mennek keresztül a természetes szelekció miatt, és az eltérő allélok potenciálisan felváltva rögzülnek a hibrid utódvonalban” – írták a kutatók.
Azt mondták, hogy a természetes szelekció felváltva öröklődő szülői géneket toborzott olyan specifikus útvonalakhoz, amelyek hozzájárultak a gumóképződéshez. Huang és kollégái elmondták, hogy miután 128 genomból álló adathalmazban 17 872 homológ géncsoportból származó PSG – ket kerestek, 229 Etuberosumból származó és 269 paradicsomból származó PSG – t észleltek, „amelyek a fajok közötti hibridizáció előtt a két szülői vonalban természetes szelekció alatt álltak, és amelyeket a Petota felváltva örökölt a származása során”.
A tanulmányon túl
A kutatók remélik, hogy a burgonya evolúciójának megértése lehetővé teszi a tudósok számára, hogy innovatív módszereket dolgozzanak ki az alapvető élelmiszer új fajainak nemesítésére. Ez kulcsfontosságú, tekintettel a burgonya globális élelmezésbiztonságban betöltött szerepére.
Az Egyesült Nemzetek Élelmezési és Mezőgazdasági Szervezetének (FAO) 2022 – es jelentése szerint a világ népességének körülbelül kétharmada fogyaszt burgonyát alapvető élelmiszerként. A burgonya közel 50%-át háztartási élelmiszerként vagy zöldségként is felhasználják.
„A burgonyaipar előmozdítása jelentős mértékben enyhítheti a megművelt földterület és a vízkészletek hiánya közötti ellentmondást, bővítheti az élelmiszerforrásokat, és javíthatja a globális élelmezésbiztonság biztosításának együtthatóját” – olvasható az FAO jelentésében.
Huang és csapata már kísérleteket végez a gyorsan szaporodó vetőburgonya szaporítására a kulcsfontosságú paradicsomgének újrabevezetésével. A magvakból szaporított burgonya genetikailag változatosabb lehet, és ellenállóbb lehet a modern növényeket fenyegető kockázatokkal szemben, beleértve az aszályt, a környezeti változásokat, az új kártevőket és betegségeket.
„A gumó evolúciója hatalmas előnyt biztosított a burgonyának a zord környezetben, ami új fajok robbanásszerű elterjedését eredményezte, és hozzájárult a ma látható és használt burgonya gazdag sokféleségéhez” – mondta Huang. Eközben a burgonya darabolással és ültetéssel történő szaporítása genetikailag azonos növényeket eredményez, amelyeket az új betegségek kipusztíthatnak.
„Amellett, hogy segítenek megérteni a burgonya evolúcióját és a burgonyagumó fejlődését, az (ebben a tanulmányban) alkalmazott módszerek segíthetnek a kutatóknak abban is, hogy más tulajdonságokat is megismerjenek, mint például a betegség- és rovarrezisztencia, a tápanyag-ellátottság, a szárazságtűrés és számos más fontos növényi tulajdonság a burgonyában és a paradicsomban” – mondta Amy Charkowski, a Colorado Állami Egyetem Mezőgazdasági Tudományok Karának kutatási dékánhelyettese, aki nem vesz részt a tanulmányban.
Be a Nerdy Bird!
