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葫芦科蔬菜瓜果带有“苦味”的秘密被找到!

时间:2017-03-19 10:30 点击:

  西瓜、甜瓜、黄瓜、南瓜、冬瓜、丝瓜……都是葫芦科蔬菜瓜果。当然,葫芦也是这个世界上最重要的食用植物科成员之一。然而同样是“葫芦兄弟”,为何却有的甜、有的苦,甚至即使是同一种植物,也有的地方(如果实)甜、有的地方(如根茎)却发苦?

  日前,中国的一个科研小组发现了其中的秘密——通过把大数据应用到植物次生代谢研究中,科研人员揭示了葫芦科植物具有非常相似的苦味性状驯化历史。利用这个特性,育种家将能够“精准”调节蔬菜瓜果中的苦味,从而培育品质和口感更好的新品种。

葫芦科蔬菜瓜果带有“苦味”的秘密被找到!

  给黄瓜找回“好吃”的味道2016年11月29日,中国农科院蔬菜研究所的尚轶副研究员和黄三文研究员组织完成的“葫芦科作物苦味性状的趋同驯化与差异进化”一文,在国际知名学术期刊《自然·植物》上在线发表。

  随着生活水平越来越高,消费者开始抱怨市场上销售的部分蔬菜和水果不好吃,缺少了其应有的味道。而味道的获得与丢失与植物中次生代谢产物的分布和积累情况密切相关。

  因此,要找回“好吃”的味道,意味着必须实现对次生代谢产物在作物中的分布进行精准调控——可食用的部位要积累令人愉悦的化合物,但又要避免“天然农药”的产生。由于植物含有数以万计、结构各异的代谢产物,要实现这一目标必须在基础研究领域有所突破,而这一直都是该领域的研究重点和难点。

  2005年以来,黄三文的科研团队一直致力于蔬菜作物基因组、转录组、变异组等大数据研究,为研究重要园艺性状、开展分子育种提供不可缺少的基础工具。随后,该团队的尚轶小组开始尝试将基因组等大数据应用到植物次生代谢研究。在这一研究的指导下,团队合作伙伴、湖南蔬菜研究所陈惠明研究员培育了四个华南黄瓜新品种,彻底解决了华南黄瓜容易变苦的生产难题。

  黄瓜之后是西瓜获得初次成功后,尚轶小组迅速投入另一重要科学问题的研究:葫芦科其他植物如西瓜等是否存在类似分子机制?如果是,则意味着可借鉴黄瓜苦味研究成果,在其他作物中也实现可操控的无苦味品种培育方案,彻底解决苦味对葫芦科作物商品品质的影响。

  经过两年的研究,他们揭示了葫芦科植物具有非常相似的苦味性状驯化历史。利用这一趋同驯化特点,育种家可实现对西瓜、甜瓜根中和果实中的苦味性状分别进行精准调节,一方面确保果实中不积累苦味物质,保证商品品质;另一方面提高根中的苦味含量用于抵御土壤中的病虫侵害。

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