甘薯的四倍体祖先种（左）、二倍体祖先种（中）和甘薯（右）植株。

·该研究鉴定出甘薯的祖先种，挖掘到参与甘薯驯化过程的基因，随后，有望通过杂交、基因编辑等方式，对甘薯进行改良。

人类吃了快一万年的天然转基因作物红薯，又名甘薯，是重要的粮食作物，但它的起源始终是个谜，驯化过程也不清楚。

这导致甘薯遗传学、基因组学及育种等领域面临困难，制约着甘薯品种的改良和近缘野生种的利用。

近日，来自中国、比利时和德国的科学家团队在国际学术期刊《分子植物》（Molecular Plant）的发表研究论文，鉴定了甘薯的二倍体和四倍体祖先种，研究表明甘薯由两个祖先种正反交，并经历基因组加倍而来。在甘薯形成后，大约50%的区域发生了亚基因组间的基因交换。

该论文的标题是《基于单倍型的系统发育分析和群体基因组学揭示甘薯的起源和驯化》（Haplotype-based phylogenetic analysis and population genomics uncover the origin and domestication of sweetpotato）。

揭秘从祖先种形成甘薯的过程，有望加速甘薯的育种和改良

近缘野生种具有较高的遗传多样性和抗性优势，是作物改良的重要资源库，可以通过杂交或基因编辑等手段，将祖先种的优异性状基因导入作物中。此前，科学家经过数十年的努力，希望通过近缘野生种杂交的方式培育出人工杂交六倍体甘薯，但尚未取得理想的进展。其中最大的限制是，甘薯的祖先种和起源方式尚不明确，因此无法人工模拟甘薯的形成。

前述最新发表的研究论文称，甘薯的二倍体祖先种可能是二倍体赤道番薯，其四倍体祖先种是四倍体甘薯。

通过比较甘薯和两个祖先种群体间的遗传多样性，研究人员发现，许多重要功能基因受到自然选择和人工驯化选择，这些功能基因包括块根形成、基因组稳定性维持、生物学抗性、糖运输、钾吸收。

上海辰山植物园颜梦晓副研究员和重庆师范大学 学院李明副研究员是该论文的共同第一作者。

颜梦晓告诉澎湃科技，研究人员对甘薯祖先种的鉴定和驯化机制的解析，有助于科学家理解祖先种形成甘薯的机制，使得我们有机会在实验室里重演这一过程，可以加速甘薯的育种和改良。

颜梦晓进一步解释说，首先，这一研究成果根据多重遗传学证据，鉴定了甘薯的二倍体、四倍体祖先，确定了甘薯的形成方式，这为人工杂交产生新的甘薯奠定了重要的理论基础。其次，该研究发现了参与甘薯驯化过程的诸多基因，可以通过杂交、基因编辑等方式，利用这些基因资源进一步改良甘薯和其他块根类作物。

天然转基因片段帮助找到甘薯的祖先种

对于该研究的创新性，颜梦晓表示，甘薯是天然转基因作物，其基因组内含有来自农杆菌的T-DNA序列。该研究巧妙地运用这些T-DNA序列作为分子标记，快速、准确地鉴定出了甘薯祖先种。其次，由于甘薯与其祖先种的关系非常紧密，常规的方法难以准确解析，该研究提出了利用多倍体同源单倍型开展系统发育分析的新方法。该方法还有望应用于其他多倍体物种间亲缘关系解析，辅助其他多倍体作物起源解析研究。

此外，研究人员突破传统甘薯起源理论的思维限制，综合多重遗传学证据，提出了新的起源假说，合理解释了甘薯亚基因组和母系起源。

据澎湃新闻此前报道，2017年8月，上海辰山植物园（中国科学院上海辰山植物科学研究中心）等机构科学家联合发表论文率先解析甘薯基因组，相关论文在线发表在国际学术期刊《自然·植物》（Nature Plants）。最新发表的研究论文是此前研究的进一步深化。

最新发表的研究论文：

https://www.cell.com/molecular-plant/pdf/S1674-2052(23)00413-6.pdf?_returnURL=https%3A%2F%2Flinkinghub.elsevier.com%2Fretrieve%2Fpii%2FS1674205223004136%3Fshowall%3Dtrue

2017年发表的相关研究论文：

https://www.nature.com/articles/s41477-017-0002-z