中国农科院最新Nature论文:敲掉两个基因,让番茄更甜

学术   2024-11-14 08:02   中国  

导读


大部分消费者偏爱更甜的番茄,提高糖含量还能增加番茄加工业的经济价值。不过,遗传关联致使番茄植物的甜度和大小通常很难同时兼备。


最近,中国农科院黄三文和同事在《自然》发表的一项研究指出,只需改变两个基因就能让番茄更甜,同时不会牺牲番茄的重量或产量。


研究者比较了栽培和野生的番茄物种,发现SlCDPK27和SlCDPK26 这两个基因是番茄糖分积累的关键调控因子。这两个基因编码的蛋白会与一个产生蔗糖的酶相互作用并促进其降解。利用CRISPR技术敲除番茄中的SlCDPK27和SlCDPK26 ,研究人员发现番茄的葡萄糖和果糖水平上升了最多30%,而植物的重量或产量都没有减少。 

不过,基因编辑番茄的籽更少也更轻了,虽然作者指出籽健康和发芽率受到的影响微乎其微。


作者还发现,SlCDPK27和SlCDPK26在一系列植物物种中都是保守的,这一研究结果或能应用于其他作物。

在一篇同时发表的“新闻与观点”文章中,有学者评论道,“研究迈出了令人激动的一步,让我们更加了解番茄的资源分配,以及它对全球作物改良的意义。”
 

李海燕  侯丹丹|撰文

01

万年驯化,野果变番茄


番茄起源于南美洲的安第斯山脉,随着人类迁移和驯化逐渐传到中美洲和墨西哥一带,16世纪传到欧洲,在随后的几百年中番茄被传播到世界各地,在这一过程中受到不同的人工选择,产生了丰富的变异类型。


野生番茄是一种果重只有1-2g,酸涩味浓郁的野果子,经过人类千百年的驯化后,番茄的重量和味道都有了显著的改良,现代栽培番茄的果重是其祖先的100多倍。然而到了现在,其风味却下降了,逐渐影响了人们的消费意欲。


02

儿时番茄好味道去哪儿了?


研究团队发现,之所以“西红柿没有以前的味道了”,是由于现代育种过程过于注重产量、外观、抗性等性状,导致了控制风味品质的部分基因位点丢失,造成13种风味物质含量在现代番茄品种中显著降低,最终使得番茄口感下降。


科学家们以培育出好吃的番茄为目的,研究番茄果实营养和风味物质的化学和遗传机理,期望把风味更佳的番茄送到市民餐桌上。


03

甜or酸,谁在控制番茄风味开关


研究团队对100多种番茄进行了多次严格的品尝实验,并利用数据模型分析确定了33种影响消费者喜好的主要风味物质,这些物质包括葡萄糖、果糖、柠檬酸、苹果酸和29种挥发性物质,揭示了番茄风味的物质基础。


在此基础上,研究团队分析了来自世界各地400多份番茄的风味物质含量,并进行基因组测序和生物信息学分析,获得了控制风味的49个基因位点,从而首次阐明了番茄风味的遗传基础。其中包括2个控制含糖量的基因位点,5个控制酸度的基因位点,发现了一些挥发性物质能够提高果实的甜感,以及一些可以赋予果实花香的气味。


04

有的放矢 番茄美味回归


这项成果为培育美味番茄提供了切实可行的路线图。目前研究团队和育种专家们合作已经培养出了含糖量提高的番茄新品种,也正力争恢复番茄原来的浓郁风味,使美味番茄早日进入人们的餐桌。


该工作除了为今后的番茄育种朝更营养更健康的方向发展奠定了基础,同时对其它作物的品质改良提供了一个重要的思路。


今后再通过与生产、推广、销售等环节合作打造消费者信任的品牌,从而实现从基因组到餐桌的高品质食物链条。


注:本文来源“农科专家在线”。略有改动。






Deep Science预印本
投稿请点击下面👇阅读原文




深究科学
科学、技术、创新。在这里会带给您不一样的视角。️
 最新文章