Die moderne Kartoffel ist ein Nachfahre der Tomate: Wissenschaftler haben ein evolutionäres Rätsel gelöst

Es stellte sich heraus, dass es vor etwa 9 Millionen Jahren in der Wildnis Südamerikas eine natürliche Kreuzung zwischen den Vorfahren der modernen Tomaten und kartoffelähnlichen Pflanzen gab.

Aus dieser uralten Kreuzung ging die moderne Kartoffel hervor, berichtet Cell Press.

In einer Studie, die in der Zeitschrift Cell veröffentlicht wurde, sagen die Wissenschaftler, dass dieses Ereignis die Bildung von Knollen auslöste - unterirdische, nährstoffspeichernde Verdickungen, die für Kartoffeln, Yamswurzeln und Taro charakteristisch sind.

"Unsere Ergebnisse zeigen, wie die Kreuzung verschiedener Arten zur Entstehung neuer Eigenschaften und sogar zur Bildung neuer Arten führen kann", erklärt Hauptautor Sanwen Huang von der Chinesischen Akademie für Agrarwissenschaften. - "Wir haben endlich das Rätsel um den Ursprung der Kartoffel gelöst."

Kartoffeln sind eine der wichtigsten Kulturpflanzen der Welt, aber ihre evolutionären Wurzeln sind der Wissenschaft lange Zeit verborgen geblieben. Äußerlich sehen die modernen Kartoffeln drei wilden Arten aus Chile, die als Etuberosum bekannt sind, sehr ähnlich, aber diese Pflanzen bilden keine Knollen. Eine phylogenetische Analyse ergab, dass der nächste Verwandte der Kartoffel die Tomate ist, was die Situation nur verwirrte.

Um dieses Paradoxon zu entschlüsseln, analysierten die Forscher die Genome von 450 kultivierten Kartoffelsorten und 56 Wildarten. Laut Zhiyang Zhang, dem Erstautor der Studie, ist dies die umfangreichste Sammlung von genetischen Daten über wilde Kartoffelarten, die jemals durchgeführt wurde.

Die Ergebnisse zeigten, dass alle modernen Kartoffelpflanzen einen ausgewogenen Satz von Genen sowohl von Etuberosum als auch von Tomate enthalten, was den Ursprung der Kartoffel durch uralte interspezifische Hybridisierung bestätigt.

Obwohl Etuberosum und Tomate unterschiedliche Arten sind, hatten sie vor etwa 14 Millionen Jahren einen gemeinsamen Vorfahren. Selbst nach 5 Millionen Jahren unabhängiger Evolution waren sie in der Lage, sich zu kreuzen, was vor etwa 9 Millionen Jahren zu den ersten Kartoffelpflanzen mit Knollen führte.

Die Wissenschaftler konnten auch den Ursprung von Schlüsselgenen entdecken, die für die Knollenbildung verantwortlich sind. So wurde das SP6A-Gen, das die Knollenbildung auslöst, von der Tomate geerbt, und ein anderes wichtiges Gen, IT1, das für das Wachstum der unterirdischen Stängel verantwortlich ist, stammt von Etuberosum. Ohne diese Gene konnte die Hybride keine Knollen bilden.

Der Evolutionssprung fiel mit dem raschen Aufstieg der Anden und der Bildung neuer ökologischer Zonen zusammen. Dank der Fähigkeit der Knolle, Nährstoffe unterirdisch zu speichern, passte sich die Kartoffel schnell an die wechselnden Bedingungen an und überlebte die rauen klimatischen Perioden in den Bergen.

Darüber hinaus ermöglichen die Knollen der Kartoffel eine Fortpflanzung ohne Samen oder Bestäubung: Aus einem "Auge" an der Knolle kann eine neue Pflanze wachsen. Diese Fähigkeit hat die rasche Verbreitung der Kartoffel über Landschaften von warmen Graslandschaften bis hin zu kalten Bergregionen in Mittel- und Südamerika erleichtert.

"Die Entstehung der Knolle verschaffte der Kartoffel einen enormen evolutionären Vorteil in schwierigen Umgebungen, stimulierte die Entstehung neuer Arten und sorgte für die enorme Vielfalt, die wir heute genießen", betont Juan.