说到土豆和番茄

你会想到什么？

是快餐店里蘸着番茄酱的炸薯条

还是热气腾腾的醋溜土豆丝

番茄炒蛋？

当你品尝这些美食时

可能不会想到

它俩的亲缘关系其实相当亲密

近期，中国农业科学院深圳农业基因组研究所（岭南现代农业科学与技术广东省实验室深圳分中心）黄三文团队联合中外科研人员，在国际期刊《细胞》上发表论文，首次揭开马铃薯的杂交起源，还原出土豆番茄古老家族的进化树。

同样来自南美洲，要理解土豆和番茄的亲缘关系，得先看看它们的“童年照”。把土豆幼苗和番茄幼苗摆在一起，你会发现它们的叶子形状几乎一模一样，都是互生的羽状复叶，边缘带着波浪状的锯齿。直到长出果实，这对“兄弟”才开始“长偏”。

研究团队用三维建模技术，还原了它们共同祖先的模样：一种半匍匐的草本植物，既有稍微膨大的地下茎，也能结出小而酸涩的果实。这就像一个大家族里，有的孩子继承了“地下生存技能”，有的则发扬了“地上结果天赋”。

土豆为什么要钻进土里？研究发现这和安第斯山脉的恶劣环境有关。1200 万年前的南美洲，火山活动频繁，地表温度变化剧烈。为了躲避极端气候和食草动物，土豆的祖先逐渐把养分储存在地下茎里，慢慢演化出肥厚的块茎。这些藏在土里的营养仓库，让它们在干旱和寒冷时也能存活，就像植物界的冬眠高手。

番茄选择了另一条路。它们的果实逐渐变得鲜艳多汁，不是为了讨好人类，而是为了吸引鸟类来吃。鸟类消化果肉后，会把种子带到更远的地方，帮助这个家族开疆拓土。现在超市里红彤彤的番茄，其实是人类选育的甜蜜版本，野生番茄只有樱桃大小，酸得能让人皱眉。

基因测序还揭示了一个更有趣的细节：控制土豆块茎形成的基因，和控制番茄果实发育的基因，其实是由同一个“祖先基因”突变而来。就像同一款软件，在不同电脑上安装了不同插件，一个变成了“地下储存系统”，一个变成了“地上繁殖工具”。

知道了土豆和番茄的亲缘关系，再逛菜市场就像参加家族聚会。除了这对“核心亲戚”，茄子是它们的“堂兄”，枸杞是“远房表妹”，甚至连烟草都算得上“沾亲带故”。这个庞大的茄科家族，占据了我们餐桌的半壁江山。

科学家们还给这些蔬菜排了个“家族辈分”：

最早分家的是枸杞，大约在 2500 万年前就自立门户了。这解释了为什么枸杞长得和其他茄科植物差别那么大——它选择在干旱地区发展，进化出了耐旱的灌木形态，果实也特化成了富含糖分的小红果。

然后是辣椒家族，1900 万年前和土豆、番茄的祖先分开。它们发展出了独特的辣椒素武器，这种让嘴巴发烫的化学物质，其实是为了驱赶哺乳动物，只让鸟类吃——因为鸟类不会破坏辣椒种子，而哺乳动物的臼齿会把种子嚼碎。

最亲近的要数土豆和番茄，直到 1200 万年前才正式分家。这也是为什么它们的基因相似度高达 92%，比人类和黑猩猩的基因相似度只低了一点点。如果你把土豆的花和番茄的花放在一起，会发现都是五星形状，连花蕊的排列方式都如出一辙。

更神奇的是，这些亲戚之间还能“跨物种交流”。农民们早就发现，把土豆和番茄种在一起，两者的产量都会提高。科学家现在才明白，这是因为它们根系分泌的化学物质能互相促进生长，是刻在基因里的“家族互助精神”。

101份马铃薯组、15份番茄组、9份类马铃薯组，以及19份其他茄科物种的高质量基因组数据......研究人员大费周章，难道只是单纯地想帮土豆寻亲？

要回答这个问题，首先需要来了解一下土豆的诸多优秀品质。

一直以来，土豆就有 “粮食界卷王”的称号。从营养成分上来说，人类需要的碳水、蛋白质、维生素、微量元素，它几乎样样齐全。土豆所含维生素是小麦和稻米的7倍，各类微量元素含量是稻米、甘薯的2倍左右。理论上，只要身边有土豆和牛奶，你就可以在一个被困的环境下一直生存下去；

从产量上来说，土豆超过玉米成为了第三大主粮作物，与位居前二的小麦和水稻相比，土豆的产量极高，单位面积产量是它们的好几倍，全球年产量达 3.74 亿吨，养活了超过 13 亿人；

从应对粮食安全挑战来看，它适应性超强，耐寒、耐旱又耐贫瘠，能在各种复杂的环境中扎根生长，无论是高海拔的山区，还是干旱少雨的荒漠边缘，都有它顽强的身影；

需要知道的是，土豆并非生来就如此贴合人类的“审美”。5000年前的它并不像现在这样味美可口，而是带有浓重的苦涩味，个头也不太大。经过一代代人上千年的筛选，土豆才终于成为了低毒又相对高产的作物。到这里，科学家们前仆后继帮土豆寻亲的理由已经显而易见，即有针对性地进行马铃薯育种改良。

另外，还能帮助我们识别真假土豆。我们吃的土豆，其实有个“有毒的亲戚”——龙葵。这两种植物的块茎长得很像，但龙葵的块茎含有剧毒的龙葵碱。这次研究用的基因测序技术，就像给每种植物办了张“基因身份证”，在农业生产上有大用处。有了基因身份证，农民就能通过快速检测，区分出有毒的野生品种，避免误采误食。

番茄的育种也因此受益。研究发现，现代番茄之所以没有野生番茄耐储存，是因为丢失了一个控制果实硬度的基因。科学家正利用这个发现，把野生番茄的耐储基因“搬”到栽培品种里，以后超市里的番茄就不容易烂了。

最让人期待的是“超级作物”的培育。既然土豆和番茄亲缘关系这么近，科学家正在尝试培育一种“上结番茄、下长土豆”的植物。并且已经在实验室里成功了：上面结着红彤彤的番茄，下面长着一串串土豆，大大提高了土地利用率。虽然现在果实还比较小，但未来可能会出现在我们的餐桌上。

报道来源：科普中国、封面新闻、光明日报

统筹：徐梅花

文字整理：刘成玉

海报设计：刘成玉

广州日报新花城编辑：刘成玉