Tröstmaten vi känner och älskar idag när potatisen tämdes mellan 8, 000 och 10, 000 år sedan från en vild art hemmahörande i Anderna i södra Peru. Under 1500-talet, Spanska conquistadorer tros ha transporterat den robusta rotliknande grönsaken över Atlanten.

Nu, ett team av forskare har kartlagt denna härstamning för att lära sig hur potatisen tämdes och hur dess DNA utvecklades över tiden.

"Vi sekvenserade genomen, eller den genetiska koden, av ett spektrum av potatis hemma i Sydamerika - Peru, Bolivia, och Ecuador, sade Richard Veilleux, chef för institutionen för trädgårdsodling vid Virginia Tech College of Agriculture and Life Sciences och professorerna Julian och Margaret Gary. "Du ser en regnbåge av potatis på kontinenten. Hur de flyttade och tämjdes har diskuterats i många år."

Veilleux och hans doktorand, Parker Laimbeer, en doktorand i trädgårdsodling från Rappahannock, Virginia, samarbetat med kollegor vid Michigan State University, inklusive C. Robin Buell, professor i växtbiologi, och Michael Hardigan, en före detta forskarassistent och nu postdoktor vid University of California Davis, att genomföra ett växtgenomprojekt som svar på en finansieringsmöjlighet från National Science Foundation. Deras arbete publicerades nyligen i Proceedings of the National Academy of Sciences .

"Resultaten ökar vår förståelse för hur potatisen domesticerades och vilka gener som är viktiga. Vi identifierade också potentiella gener att förbättra i framtiden och visade hur genomsekvensering med hög genomströmning ger nya verktyg, sa Veilleux.

För att lära dig mer om denna gröda, den tredje viktigaste som odlas för direkt konsumtion, teamet undersökte vilda och odlade arter, inklusive potatis som finns på sydamerikanska marknader, inhemska nordamerikanska sorter, och landlopp, som är odlad potatis analog med arvegodsraser.

Sedan, använda moderna genomiska metoder, forskarna försökte ge insikt i genomisk mångfald, för att avslöja historiska hybridiseringshändelser, och att identifiera gener riktade under domesticering som kontrollerar variansen för jordbruksegenskaper - som alla är avgörande för livsmedelssäkerhet.

"Vad som gör potatis komplicerad är att den inte odlas sant, sa Veilleux. Om du planterar frön, du får mindre än du började med."

En annan förändring som åtföljde potatis domesticering är minskad pollenfruktbarhet. Medan vilda arter måste vara bördiga för att sprida frön, odlade arter växer från knölar. Denna irrelevans atrofierade artens fertilitet, och effekten kunde observeras på en genomisk nivå.

The Russet Burbank, en mutant av Burbank-potatisen, släpptes år 1902. Hittills har denna sort är fortfarande den mest populära i USA, understryker en långvarig brist på framsteg inom potatisförädling.

Än, ansträngningar för att bättre förstå potatisens genetiska sammansättning har varit fyllda med utmaningar, inte minst är grödans vana att behålla fyra kopior av varje gen.

Veilleux och Laimbeer studerade kopienummervariation - flera kopior av gener inom samma organism. Genom avelsprocessen, flera kopior av en DNA-sekvens dupliceras eller raderas inte bara i potatis, men i alla växt- och djurarter. När en organism föds, förändringar som ett resultat av meios ger olika kopior av olika delar av genomet. Denna ofullkomliga process möjliggör mutationer och extra DNA. Extra kopior av DNA kan vara fördelaktigt i vissa fall, leder till ökad genetisk variation, och skadligt för andra, leder till sjukdom.

"På grund av potatisens genetiska komplexitet, vi kunde inte ha utfört denna forskning utan tillgång till ett sekvenserat potatisgenom, ", sa Laimbeer. "Det sekvenserade genomet gör att vi kan jämföra all annan potatis med denna ritning."

När det händer, Veilleux och Buell var en del av Potato Genome Sequencing Consortium av nästan 100 forskare som sekvenserade världens första potatisgenom. Sekvensering av potatisgenomet, publicerades 2011, baserades på tillgången på en "fördubblad monoploid" potatis, kallas DM, utvecklad i Veilleux-labbet. Knölens relativa genetiska enkelhet jämfört med kommersiell potatis gjorde det lättare att sekvensera med hjälp av tillgänglig nästa generations sekvenseringsteknologi. DM-sekvensen fortsätter att fungera som referensgenomet för potatis.

"Vi anpassade genomen för varje potatis vi studerade till DM-potatisen, " sa Laimbeer. "Nu, vi kan se bilden på lådan när vi sätter ihop varje potatisgenompussel. Det är vettigt."

Forskargruppens bidrag till en större förståelse för knölens genetiska plan kan hjälpa odlare att övergå till ett framgångsrikt avelssystem som kommer att producera önskvärda sorter. Potatischipsindustrin, till exempel, är mycket selektiv när det gäller vilka typer av potatis den använder. De ultimata snacksexemplaren kräver det perfekta stärkelseinnehållet för att ge precis rätt färg och konsistens när de steks. Potatisen måste också ha rätt form, med grunda ögon för att passera genom flismaskiner.

Tack vare Veilleux och Laimbeer, det kommer snart att bli lättare att odla fram det perfekta potatischipet eller att få tillgång till önskvärda egenskaper som ökad sjukdomsresistens hos vilda eller primitiva arter. Befintliga naturliga populationer, de tror, representerar en viktig källa till outnyttjad adaptiv potential.

Se upp Russet Burbank, det kan snart komma nya sorter som konkurrerar om topppotatisen.