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黃瓜苦不苦,基因說了算
2019年04月04日 13:25 來源:《光明日報》 作者:記者 楊舒 字號

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  黃瓜清脆可口,是老百姓菜籃子里最為常見的一種蔬菜。然而,黃瓜單產較低,且我國廣泛種植的華南類型黃瓜(俗稱“旱黃瓜”)的苦味較重,成為制約黃瓜商業價值提升、產業進一步發展的一大難題。

  調控黃瓜味道的關鍵“開關”究竟是什么?能否培育出不苦的黃瓜?由中國農業科學院蔬菜花卉研究所研究員黃三文領銜研發的“黃瓜基因組和重要農藝性狀基因研究”項目成功“解鎖”了這個問題,項目成果獲得2018年度自然科學獎二等獎。

  想搞清楚是什么控制著黃瓜的苦味,科學家們從追溯它的“前世今生”入手。2007年初,中國農業科學院蔬菜花卉所自籌1200萬元,發起國際黃瓜基因組計劃,由黃三文率領團隊緊跟國際前沿,抓住第二代低成本測序技術出現的契機,破解了黃瓜的基因組遺傳密碼,清晰勾勒出世界上主要黃瓜資源的全基因組遺傳變異過程。

  黃瓜的身世就此揭開——最早的野生黃瓜劇苦,原產于印度,是當地的草藥,后經過人類馴化選擇逐漸苦味降低成為人們喜歡的蔬菜,后來傳播到不同地域,形成了三個主要類型:歐亞黃瓜、東亞黃瓜、西雙版納黃瓜。研究組還發現,東亞黃瓜與印度黃瓜的品種分離時間與張騫出使西域給中國帶回這個大眾蔬菜的史實相吻合。以上成果為發現黃瓜重要農藝性狀控制基因提供了重要的資源和信息,也為黃瓜種質資源的育種利用提供了理論框架。

  以此為基礎我國科研人員已克隆和定位了50多個黃瓜農藝性狀基因,推動黃瓜育種進入分子設計時代。進而,研究人員發現了控制黃瓜苦味形成的關鍵基因。“原來,黃瓜的葉子依然保留著苦味,是為了防御蟲害、保護自己。”黃三文介紹,研究顯示,黃瓜中的合成葫蘆素C能夠導致果實變苦,極低量的葫蘆素就能引起明顯的苦味,比典型的苦味劑咖啡因還要苦100倍左右。

  通過基因分析,研究組發現了黃瓜中合成葫蘆素C的9個相關基因,并發現有兩個“開關”基因分別在葉片和果實中控制苦味物質的合成。被馴化的黃瓜中,控制果實苦味的“主開關”經常是關閉的,因而味道清爽,葉片苦味“開關”則開啟著,以抵御蟲害。但生長條件一不如意,一些“任性”的黃瓜便把果實上的苦味“開關”打開,9個基因立即生產葫蘆素C,果實也就變苦了。

  研究表明,把果實“開關”關上,就可以不讓黃瓜變苦,把葉片“開關”打開,反過來又能讓葉片苦來抗蟲。通過這項苦味物質精確調控,控制果實味道的“開關”被找到,就能讓培育不苦的黃瓜成為可能。

 

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姓名:記者 楊舒 工作單位:

轉載請注明來源:中國社會科學網 (責編:馬云飛)
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