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发布时间:2019-04-04 14:27

  黄瓜苦不苦,基因说了算

  【科普小博士】

  黄瓜清脆可口,是老百姓菜篮子里最为常见的一种蔬菜。然而,黄瓜单产较低,且我国广泛种植的华南类型黄瓜(俗称“旱黄瓜”)的苦味较重,成为制约黄瓜商业价值提升、产业进一步发展的一大难题。

  调控黄瓜味道的关键“开关”究竟是什么?能否培育出不苦的黄瓜?由中国农业科学院蔬菜花卉研究所研究员黄三文领衔研发的“黄瓜基因组和重要农艺性状基因研究”项目成功“解锁”了这个问题,项目成果获得2018年度自然科学奖二等奖。

  想搞清楚是什么控制着黄瓜的苦味,科学家们从追溯它的“前世今生”入手。2007年初,中国农业科学院蔬菜花卉所自筹1200万元,发起国际黄瓜基因组计划,由黄三文率领团队紧跟国际前沿,抓住第二代低成本测序技术出现的契机,破解了黄瓜的基因组遗传密码,清晰勾勒出世界上主要黄瓜资源的全基因组遗传变异过程。

  黄瓜的身世就此揭开——最早的野生黄瓜剧苦,原产于印度,是当地的草药,后经过人类驯化选择逐渐苦味降低成为人们喜欢的蔬菜,后来传播到不同地域,形成了三个主要类型:欧亚黄瓜、东亚黄瓜、西双版纳黄瓜。研究组还发现,东亚黄瓜与印度黄瓜的品种分离时间与张骞出使西域给中国带回这个大众蔬菜的史实相吻合。以上成果为发现黄瓜重要农艺性状控制基因提供了重要的资源和信息,也为黄瓜种质资源的育种利用提供了理论框架。

  以此为基础我国科研人员已克隆和定位了50多个黄瓜农艺性状基因,推动黄瓜育种进入分子设计时代。进而,研究人员发现了控制黄瓜苦味形成的关键基因。“原来,黄瓜的叶子依然保留着苦味,是为了防御虫害、保护自己。”黄三文介绍,研究显示,黄瓜中的合成葫芦素C能够导致果实变苦,极低量的葫芦素就能引起明显的苦味,比典型的苦味剂咖啡因还要苦100倍左右。

  通过基因分析,研究组发现了黄瓜中合成葫芦素C的9个相关基因,并发现有两个“开关”基因分别在叶片和果实中控制苦味物质的合成。被驯化的黄瓜中,控制果实苦味的“主开关”经常是关闭的,因而味道清爽,叶片苦味“开关”则开启着,以抵御虫害。但生长条件一不如意,一些“任性”的黄瓜便把果实上的苦味“开关”打开,9个基因立即生产葫芦素C,果实也就变苦了。

  研究表明,把果实“开关”关上,就可以不让黄瓜变苦,把叶片“开关”打开,反过来又能让叶片苦来抗虫。通过这项苦味物质精确调控,控制果实味道的“开关”被找到,就能让培育不苦的黄瓜成为可能。

  (本报记者 杨舒)

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