啥？土豆的“妈妈”是番茄！那“爸爸”又是谁？

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，还是热气腾腾的番茄土豆炖牛肉，或者说闲暇时用来打打牙祭的茄汁味薯片？

蘸了番茄酱的炸薯条

图源：newsbreak.com

如果有人说，番茄是土豆的祖先，你会不会觉得很不可思议？

图源：小高带你玩AI

近日，我国研究团队在顶级学术期刊《细胞》（Cell）上发表了这一“耸人听闻”的研究成果，引发不少关注！

餐桌上的茄科家族

曾有这样一句调侃：东北名菜“地三鲜”是茄科大杂烩，因为其主角——土豆（马铃薯Solanum tuberosum）、茄子（S. melongena）和青椒（Capsicum annuum）都是茄科（Solanaceae）植物。

东北名菜“地三鲜”

图源：图虫创意

番茄（S. lycopersicum）当然也是，毕竟人家也叫“茄”。这不难理解，毕竟茄子、西红柿和辣椒都是头上戴帽，肚里一团籽的果实，土豆吃的是地下块茎，但果实也长这样。

土豆果实剖面，很像番茄

图源：harvesting-history

茄科蔬菜多以果实为食用部位，被统称为“茄果类”

图源：goutandyou.com

那么，谁是土豆最近的亲戚呢？

首先排除不属于茄属（Solanum）的辣椒。然后茄子也可以排除了，它的叶子和花都是单生的，与土豆区别很大，况且茄子原产印度，和原产美洲的土豆籍贯不同。而番茄和土豆都原产美洲，都有羽状复叶和成串生长的花，显然关系更近。

土豆的叶、花和果实

图源：antropocene.it、ar.inspiredpencil.com、

NC State University

番茄的叶、花和果实

图源：garden.org、
socfindoconservation.co.id、周明玮 摄

生物学家在对大量茄科植物的遗传信息进行进化分析后，也得出了相同的结论：与马铃薯（马铃薯组Petota，107种）演化关系最为接近的类群，就是番茄（番茄组Tomato，17种）！基本可以确认，这两个经常一起上餐桌的美味蔬菜，本是同根生。

常见茄科植物进化树简图

图源：根据参考文献[3]绘制

土豆的身世之谜

但是，还剩下一个最显而易见的问题：番茄没有块茎。

让我们先看一下马铃薯的块茎是如何发育形成的。马铃薯植株的基部会长出一些根一样的地下茎，它们的顶端逐渐膨大并积累营养物质，形成我们食用的块茎。

马铃薯的地下茎和块茎

图源：ar.inspiredpencil.com

马铃薯地下茎顶端发育成块茎的过程

图源：参考文献[2]

于是有了一个合理的猜想：马铃薯先演化出地下茎，再从地下茎上演化出块茎。而在茄属植物中，除了马铃薯以外，只有一个叫做类马铃薯（Etuberosum，3种）的类群具有地下茎，只不过它们的地下茎顶端不会形成块茎，而是像竹笋那样钻出地面，长成新的枝叶。

类马铃薯的地下茎顶端发育成茎叶，而不是块根

图源：splainer.in

研究者测序并组装了许多马铃薯、番茄和类马铃薯完整而精细的基因组（全部遗传信息），利用这些数据做进化分析，终于真相大白了：马铃薯是杂交起源的，妈妈是番茄，爸爸是类马铃薯！

基因组数据生成的进化树，

可见马铃薯源于番茄和类马铃薯演化支的融合

图源：参考文献[1]，周明玮 译注

研究者对块茎发育相关基因的来源进行了追溯，发现了一个有趣的现象：这些基因既有来自番茄的（如GI、SP6A、LFS），又有来自类马铃薯的（如PHYB、IT1、TCP），甚至有些基因（DRN和CLF）是两者的“嵌合体”。总之，我们吃的土豆，是由马铃薯的两个祖先贡献各自的基因，协力创造的新器官。

破坏DRN和CLF基因后，

马铃薯的块茎变小或消失

图源：参考文献[1]，周明玮 译注

那么，除了给我们提供了美味可口的食物，块茎的出现，对马铃薯本身有什么好处吗?

“进击”的土豆

分子进化研究显示，番茄和类马铃薯在约13～14百万年前分道扬镳，随后在约8～9百万年前杂交形成了马铃薯。

由于生殖隔离，“初代”马铃薯或许可育性较低。而块茎可以发芽产生新的“克隆体”植株，为初来乍到的马铃薯保存了一线生机，直到它恢复了可育性，回到演化的轨迹上。而此时它的家乡，正发生着沧桑巨变。

目前马铃薯和番茄尚无杂交成功案例，

但其体细胞融合可获得“合体”植株，

只是非常衰弱畸形，既不长土豆也不结番茄

图源：参考文献[4]

大约6～10百万年前，由于地质变迁，巍峨的安第斯山脉拔地而起，纵贯南美洲西部。对于适应了温和湿润气候的番茄和类马铃薯来说，相对寒冷、季节性干旱的高原山地令它们望而却步。

这时，马铃薯的块茎就有用武之地了：地下的块茎储存了大量的营养和水分，足以熬过寒冷或干旱的季节。当条件适宜时，块茎萌芽，抽枝展叶并开花结果，通过种子产生遗传变异丰富的后代，同时植株产生更多的块茎，复制自身。

连绵的安第斯山脉是印加文明的摇篮，

也是土豆、笋瓜、藜麦、羊驼等作物和家畜的故乡

图源：adventure-life.com

既能块茎繁殖，又能种子繁殖，是土豆生存演化的法宝

图源：lizzieharper.co.uk

凭借着顽强的块茎和两种繁殖方式的双保险，马铃薯迅速在南美洲开枝散叶，占领了祖先难以企及的高山草甸、季节性干旱的森林和草原，不仅遍及了南美南部温带的广阔区域，更是一路北上，一直扩散到美国南部。

在广泛的分布与杂交带来丰富遗传多样性的加持下，马铃薯迎来了物种多样性大爆发，其物种数量多达107个，千奇百怪的块茎形态令人咋舌。这是它在南美西部偏安一隅的两个祖先——番茄（17种）和类马铃薯（3种）望尘莫及的。

马铃薯、番茄和类马铃薯的分布

图源：参考文献[1]，周明玮 译注

土豆丰富的品种，多数只在原产地有种植

图源：International Potato Center

土豆演化过程总结

图源：参考文献[1]，周明玮 译注

数千年前，在寒冷的安第斯山脉的的喀喀湖畔，迁徙至此的人类与马铃薯第一次相遇了。自此，凭借着美味高产的块茎和强大的适应性，马铃薯走进了印加人通往天空的梯田，走进了寒冷的欧洲北部，走进了干旱的黄土高原，走上了我们的餐桌，甚至跻身主粮的范畴。

当我们在餐桌前享用软糯可口的土豆时，不妨遥想一下，它最初是在百万年前一个远在天边的角落，在一颗番茄中孕育的。

一碗香喷喷的番茄炖土豆，真正意义的“原汤化原食”

图源：图虫创意

参考文献：

[1] Zhang et al., Ancient hybridization underlies tuberization and radiation of the potato lineage, Cell (2025), https://doi.org/10.1016/j.cell.2025.06.034

[2] Tang, D., Jia, Y., Zhang, J. et al. Genome evolution and diversity of wild and cultivated potatoes. Nature 606, 535–541 (2022). https://doi.org/10.1038/s41586-022-04822-x

[3] Wu, Y., Li, D., Hu, Y., Li, H., Ramstein, G.P., Zhou, S., Zhang, X., Bao, Z., Zhang, Y., Song, B., et al. (2023). Phylogenomic discovery of deleterious mutations facilitates hybrid potato breeding. Cell 186, 2313-2328.e15.

[4] Melchers, G., Sacrista´ n, M.D., and Holder, A.A. (1978). Somatic hybrid plants of potato and tomato regenerated from fused protoplasts. Carlsberg Res. Commun. 43, 203–218. https://doi.org/10.1007/ BF02906548.

[5] 《时蔬小话》，阿蒙 著，商务印书馆，2014年.

作者 周明玮

上海海洋大学

生物学专业研究生

策划制作

科学审核：寿海洋 上海辰山植物园高级工程师

策划&责编：小小蒲公英

审校：张雪容、徐湮

文章为上海自然博物馆所有

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