Det gamla ordspråket att se till det förflutna för att förstå framtiden gäller verkligen att förbättra potatis.

Undersöker moderns förfäder, Nordamerikansk odlad potatis har avslöjat en uppsättning vanliga gener och viktiga genetiska vägar som har hjälpt spudsar att anpassa sig under tusentals år. Robin Buell, Michigan State University Foundation professor i växtbiologi och seniorförfattare till tidningen, visar potentiella genetiska nycklar som kan säkerställa att grödan kommer att trivas i framtiden.

"Över hela världen, potatis är den tredje viktigaste grödan som odlas för direkt konsumtion, men uppfödare har kämpat för att producera nya sorter som överträffar de som släpptes för över ett sekel sedan, "Sa Buell." Genom att analysera odlad potatis och dess vilda släktingar med hjälp av moderna genomiska metoder, vi kunde avslöja viktiga faktorer som kunde hantera livsmedelsförsörjningen i jordbruket på 2000 -talet. "

Odlade potatisar, tämjda från vilda Solanum -arter, en genetiskt enklare diploid (som innehåller två kompletta uppsättningar kromosomer) arter, kan spåras till Andesbergen i Peru, Sydamerika.

Medan de exakta medlen för potatismigrationen är okända, spuds i huvudsak spridit sig över hela världen sedan deras domesticering cirka 8, 000 till 10, 000 år sedan. När potatis togs från de mer ekvatoriella regionerna i Peru och Bolivia till de södra delarna av Sydamerika, de blev anpassade till längre sommardagar i Chile och Argentina.

En känd aspekt är hur spanska conquistadorer introducerade potatis vid återkomsten från sina sydamerikanska bedrifter till den europeiska kontinenten, där potatis snabbt anpassades som en stapelgröda. När upptäcktsresande vågade sig från Europa till Nordamerika, de tog också med potatis till den nya världen.

Vetenskapliga utforskaren Michael Hardigan, tidigare vid MSU och nu vid University of California-Davis, ledde teamet av MSU och Virginia Polytechnic Institute och State University forskare. Tillsammans, de studerade vilt, landras (sydamerikansk potatis som odlas av lokala bönder) och moderna sorter som utvecklats av växtförädlare. Resultatet, publicerad i det aktuella numret av Förfaranden från National Academy of Sciences , var den hittills största grödesekvensbestämningsstudien.

Det innebar inte bara betydande re-sekvensering av potatis, men det hanterade också ett av de mest mångsidiga grödor genomerna. De moderna sputs som finns i dagens kök är genetiskt komplexa tetraploida potatisar, med fyra gånger det vanliga antalet kromosomer. Potatis komplexa genom har uppskattningsvis 39, 000 gener. (I jämförelse, det mänskliga genomet omfattar ungefär 20, 000 gener.)

Från den stora genpoolen, forskarna identifierade 2, 622 gener som drev grödans tidiga förbättring när de först tämdes. Studien visas i det aktuella numret av Förfaranden från National Academy of Sciences .

Studerar genmångfaldsspektrumet, från dess vilda förflutna till sin odlade nutid, kan ge en väsentlig källa till outnyttjad adaptiv potential, Sa Buell.

"Vi kommer att kunna identifiera och studera historiska introgressioner och hybridiseringshändelser samt hitta gener riktade under domesticering som styr varians för jordbruksegenskaper, "sa hon." Många av dessa hjälper till att fokusera på anpassning till olika klimat, avvärja olika patogener eller förbättra avkastningen, nycklar som vi hoppas kunna bättre förstå för att förbättra framtida uppfödningsinsatser. "

Till exempel, vildpotatis reproduceras genom bär och frön. Odlade potatisar är aseksuella och är mat och utsäde i ett. (Den som har lämnat en potatis i ett mörkt skafferi för länge har bevittnat denna egenskap från första hand.)

Forskarna presenterar bevis på signaturerna av urval i gener som styr denna förändring. De belyser också en roll som vilda arter i genetiska vägar för bekämpning av skadedjur och bearbetning av socker för mat. Dyka in i något oklart territorium, de tittade på potentiella genetiska källor som styr dygnsrytmen; ja, växter har också 24-timmars klockor som styr biologiska processer.

"Vi visste om deras fysiologiska egenskaper, men vi visste inte vilka gener som var inblandade, "Sa Buell." När potatisen flyttades, de var tvungna att anpassa sig till längre dagar, fler timmar solljus. Vi börjar nu förstå vad som händer på genetisk nivå och hur vilda Solanum-arter utvecklats till långtidsanpassade tetraploida potatisar. "

Ytterligare MSU -forskare som bidrar till denna studie inkluderar:Linsey Newton, John Hamilton, Brieanne Vaillancourt, Krystle Wiegert-Rininger, Joshua Wood, David Douches och Eva Farre. Forskare från Virginia Polytechnic Institute och State University var också en del av forskargruppen.