黃瓜苦不苦，基因說(shuō)了算

黃瓜清脆可口，是老百姓菜籃子里最為常見(jiàn)的一種蔬菜。然而，黃瓜單產(chǎn)較低，且我國(guó)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(yè)價(jià)值提升、產(chǎn)業(yè)進(jìn)一步發(fā)展的一大難題。

調(diào)控黃瓜味道的關(guān)鍵“開(kāi)關(guān)”究竟是什么?能否培育出不苦的黃瓜?由中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜花卉研究所研究員黃三文領(lǐng)銜研發(fā)的“黃瓜基因組和重要農(nóng)藝性狀基因研究”項(xiàng)目成功“解鎖”了這個(gè)問(wèn)題，項(xiàng)目成果獲得2018年度自然科學(xué)獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)。

想搞清楚是什么控制著黃瓜的苦味，科學(xué)家們從追溯它的“前世今生”入手。2007年初，中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜花卉所自籌1200萬(wàn)元，發(fā)起國(guó)際黃瓜基因組計(jì)劃，由黃三文率領(lǐng)團(tuán)隊(duì)緊跟國(guó)際前沿，抓住第二代低成本測(cè)序技術(shù)出現(xiàn)的契機(jī)，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(guò)程。

黃瓜的身世就此揭開(kāi)——最早的野生黃瓜劇苦，原產(chǎn)于印度，是當(dāng)?shù)氐牟菟?，后?jīng)過(guò)人類馴化選擇逐漸苦味降低成為人們喜歡的蔬菜，后來(lái)傳播到不同地域，形成了三個(gè)主要類型：歐亞黃瓜、東亞黃瓜、西雙版納黃瓜。研究組還發(fā)現(xiàn)，東亞黃瓜與印度黃瓜的品種分離時(shí)間與張騫出使西域給中國(guó)帶回這個(gè)大眾蔬菜的史實(shí)相吻合。以上成果為發(fā)現(xiàn)黃瓜重要農(nóng)藝性狀控制基因提供了重要的資源和信息，也為黃瓜種質(zhì)資源的育種利用提供了理論框架。

以此為基礎(chǔ)我國(guó)科研人員已克隆和定位了50多個(gè)黃瓜農(nóng)藝性狀基因，推動(dòng)黃瓜育種進(jìn)入分子設(shè)計(jì)時(shí)代。進(jìn)而，研究人員發(fā)現(xiàn)了控制黃瓜苦味形成的關(guān)鍵基因。“原來(lái)，黃瓜的葉子依然保留著苦味，是為了防御蟲(chóng)害、保護(hù)自己。”黃三文介紹，研究顯示，黃瓜中的合成葫蘆素C能夠?qū)е鹿麑?shí)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(guò)基因分析，研究組發(fā)現(xiàn)了黃瓜中合成葫蘆素C的9個(gè)相關(guān)基因，并發(fā)現(xiàn)有兩個(gè)“開(kāi)關(guān)”基因分別在葉片和果實(shí)中控制苦味物質(zhì)的合成。被馴化的黃瓜中，控制果實(shí)苦味的“主開(kāi)關(guān)”經(jīng)常是關(guān)閉的，因而味道清爽，葉片苦味“開(kāi)關(guān)”則開(kāi)啟著，以抵御蟲(chóng)害。但生長(zhǎng)條件一不如意，一些“任性”的黃瓜便把果實(shí)上的苦味“開(kāi)關(guān)”打開(kāi)，9個(gè)基因立即生產(chǎn)葫蘆素C，果實(shí)也就變苦了。

研究表明，把果實(shí)“開(kāi)關(guān)”關(guān)上，就可以不讓黃瓜變苦，把葉片“開(kāi)關(guān)”打開(kāi)，反過(guò)來(lái)又能讓葉片苦來(lái)抗蟲(chóng)。通過(guò)這項(xiàng)苦味物質(zhì)精確調(diào)控，控制果實(shí)味道的“開(kāi)關(guān)”被找到，就能讓培育不苦的黃瓜成為可能。(記者 楊舒)

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