雖然我國紅薯產量居世界第壹，但紅薯並非原產於我國。番薯是旋花科番薯屬的壹種，原產地在遙遠的大洋彼岸的美國中南部。對於當地土著來說，紅薯的種植已經有上千年的歷史了。但直到15-16世紀的地理大發現時代，西班牙殖民者才第壹次把紅薯帶出美洲。直到400多年前的明朝才通過東南亞傳入中國——紅薯的“範”字由此而來。
自從甘薯在世界各地廣泛種植以來，它已成為中國乃至世界上最重要的馬鈴薯作物之壹，其重要性僅次於馬鈴薯。紅薯含有大量的澱粉，可以直接烤、煮、蒸，也可以加工成多種類型的食品——我們吃的粉條、粉條主要就是紅薯加工而成的。此外，大量的紅薯被用作牲畜的飼料。
正因為紅薯在菜市場上常見，所以人們在選擇和食用時，不會懷疑它的“天然性”。然而最近，壹項研究成果可能會讓壹些人產生紅薯是“純天然”的印象——研究人員在紅薯的基因組中發現了從細菌轉移而來的DNA片段。
農桿菌--基因轉移的大師。那麽，為什麽農桿菌的DNA片段會進入甘薯的基因組呢？這還得從農桿菌的特性說起。
土壤桿菌雖然在土壤中廣泛存在，但它更喜歡寄生在植物組織中——畢竟在植物中獲取養分要比分解有機物容易得多。當它們寄生在植物組織中時，還會使植物組織為它們長出腫瘤或毛狀根等特殊結構。這些結構能為農桿菌產生壹種植物自身不能合成的特殊氨基酸衍生物(稱為冠癭堿)。根據這些不同的結構，可以將農桿菌分為兩大類，根癌農桿菌(又稱農桿菌)和發根農桿菌。
科學家發現，壹旦植物開始形成腫瘤和毛狀根，這些結構的後續生長和冠癭的合成可以在沒有農桿菌存在的情況下繼續進行。這意味著農桿菌是依靠改變組織細胞生長的調控機制來達到誘導特殊結構發育和冠癭合成的目的。相關實驗證明，農桿菌中含有壹個巨大的環狀DNA，不依賴於細菌本身的基因組。它被稱為腫瘤誘導質粒(Ti質粒，在發根農桿菌中，它被稱為根毛誘導質粒(Ri質粒)，它含有壹個可移動的DNA序列。該序列包含許多刺激植物細胞分裂和鳥嘌呤合成的基因。當農桿菌侵染植物時，這種DNA序列可以轉入植物細胞，整合到植物基因組中，從而刺激植物形成腫瘤或毛狀根，合成冠癭。所以這個DNA就叫DNA(轉移DNA (T-DNA)，這也是紅薯中兩個片段名字的由來。
甘薯基因組中的“細菌DNA片段”來自根特大學(Ghent University，International Potato Center，IPC)，中國農業大學和USDA植物遺傳資源股發現甘薯基因組中有兩個基因片段，與土壤細菌農桿菌中稱為T-DNA的序列高度相似。這兩個片段分別被稱為IbT-DNA1和IBT-DNA 2(IB是甘薯學名的縮寫)。這兩個甘薯基因組中的序列與農桿菌DNA序列的相似性足夠高，足以讓研究人員相信它們確實是從農桿菌轉移到甘薯基因組中的。
為了確定這種轉移是何時發生的，研究人員分析了從南美洲、中美洲、非洲、亞洲和大洋洲不同地區收集的數百份甘薯樣本。這些樣品包括栽培甘薯、野生甘薯和甘薯的相關物種。結果表明，研究人員收集的291栽培甘薯均含有IbT-DNA1片段，而該片段在其他野生甘薯或近緣物種中不存在。此外，IbT-DNA2片段存在於壹些栽培甘薯、野生甘薯和相關物種中[2]。
這壹結果表明，至少對於IbT-DNA1的片段來說，它轉移到甘薯中的時間與栽培甘薯開始繁殖的時間高度壹致——只有這樣才能解釋為什麽它存在於所有栽培甘薯中而不存在於其野生“祖先”中。此外，在栽培甘薯的農桿菌DNA片段中有幾個完整且可表達的基因。通過測試，研究人員發現這些基因可以在甘薯的不同組織中表達。他們推測，這壹基因轉移事件可能為甘薯的育種提供了壹些“特征”，使其能夠通過選擇得以保存和傳播。