怎样寻回从前番茄的老味道?我国科学家找到让番茄变甜的基因,揭示了果实糖积累调控新机制,为破解品质和产量不能兼顾的世界育种难题提供了新思路,相关研究成果于北京时间11月14日凌晨在国际顶级期刊《自然》(Nature)在线发表。这是当天从山东省农业科学院获得的消息。
在《自然》上发表的论文。
番茄是世界上产值最高的蔬菜作物,它以风味独特而深受广大消费者喜爱。现代番茄育种更加关注产量和抗病性而忽视了风味品质育种,众人直呼:“番茄越来越没有原来的老味道了!”
从事番茄育种的人都知道:产量和品质是一对矛盾,二者难以兼顾。如何在保障番茄产量的前提下,培育具有独特美味的番茄品种,是世界各地育种家们努力追求的目标。
从2017年开始,中国农业科学院农业基因组研究所、蔬菜花卉研究所和山东省农业科学院蔬菜研究所组成的科研团队,在中国科学院院士黄三文的带领下,聚焦这道难题。经过数年攻关,他们通过全基因组关联分析,鉴定到一个抑制果实糖积累的“刹车”基因CDPK27及其同源基因CDPK26。进一步研究发现,通过基因编辑,敲除这两个基因,可使番茄果实糖含量增加30%以上,且不影响单果重和单株产量。这一发现阐明了果实糖积累的调控机制,为解决番茄育种时兼顾品质和产量的世界难题提供了新思路。
番茄实验示意图。
科研工作历经艰辛。据这篇论文共同第一作者、山东省农业科学院蔬菜研究所吕宏君博士介绍,为了挖掘和鉴定出抑制果实糖积累的“刹车”基因,首先必须准备各式各样的番茄材料。科研团队连续5年,在山东、北京和广东等地种植了大量番茄,先后调查了近3000株,至少在地里“解剖”了2万个番茄,至于亲口尝过的更是不计其数。
他回忆说,期间遭遇诸多困难,例如,突然而至的台风袭击、新冠肺炎疫情的影响,实验室曾经被迫停摆,田间有时无法进入。但是,他们没放弃,克服种种困难,连续数年收集番茄表型数据,最终确定了CDPK27/26作为糖积累“刹车”基因的功能。
法国国家农业研究所的生物学家克里斯托夫・罗唐表示,这项研究“在其领域内外都是伟大而重要的”,这提出了“利用野生物种中存在的巨大遗传多样性来改良现代品种的可能性”。
美国冷泉港实验室教授艾米・兰科特和美国加州大学伯克利分校教授帕特里克・施评价,该研究为理解果实能量分配迈出了令人兴奋的一步,将为作物改良提供有益借鉴。
(大众新闻·农村大众记者 陈茹 通讯员 陈伟)