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黄三文院士团队最新Nature论文，敲除两个基因，让番茄更甜，且不影响产量

学术 2024-11-14 07:23 中国香港

编辑丨王多鱼

排版丨水成文

番茄是世界上最有价值的蔬菜作物，对人类饮食的整体健康和营养做出了重大贡献。番茄果实品质的一个关键组成部分是可溶性固形物含量（SSC）。

糖（主要是果糖和葡萄糖）约占番茄果实中SSC总组分的55%-65%，糖的含量以及糖/酸的比例是影响口感的主要成分。大多数消费者偏爱更甜的番茄，此外，较高的糖含量也有利于提高番茄加工业的经济价值，例如，当生产糖浓度为28%的番茄酱时，SSC从4%提高到5%可以减少高达25%的番茄原料消耗。

然而，遗传关联致使番茄的甜度和大小通常很难同时兼备。番茄驯化期间，培育者更关注果实的大小，造成如今的番茄果实比它们的野生祖先大10-100倍，并牺牲了甜度。现代番茄培育的一个重要目标是提高果实的含糖量，同时增加或至少保持果实大小，而这被证明很难。

2024年11月14日，中国农业科学院黄三文院士团队，在国际顶尖学术期刊 Nature 上发表了题为：Releasing a sugar brake generates sweeter tomato without yield penalty 的研究论文。

该研究表明，只需敲除两个基因——SlCDPK27和SlCDPK26，就能让番茄更甜，同时不会牺牲番茄的重量或产量。这项研究阐释了番茄糖分积累背后的遗传机制和分子机制。

在这项最新研究中，黄三文院士团队比较了栽培番茄和野生番茄物种，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。

黄三文院士

研究团队利用CRISPR基因编辑技术敲除了番茄中的SlCDPK27和SlCDPK26基因，结果显示，番茄的葡萄糖和果糖水平上升了最多30%，而番茄的重量或产量都没有减少。不过，基因编辑后的番茄的籽更少也更轻了，但作者指出籽健康和发芽率受到的影响微乎其微。

该研究还发现，SlCDPK27和SlCDPK26在一系列植物物种中都是保守的，说明这项研究结果或能应用于其他作物。

Nature 同期发布了一篇“新闻与观点”文章，文章指出，黄三文团队的这项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。

中国农业科学院农业基因研究组所黄三文院士作为该论文的通讯作者，中国农业科学院蔬菜花卉研究所张金喆副研究员、山东省农科院蔬菜所吕宏君助理研究员、基因组所博士后陈洁为该论文共同第一作者。

论文链接：

https://www.nature.com/articles/s41586-024-08186-2

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