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Science:农科院深圳农业基因所黄三文研究组绘制番茄风味改良路线图

摘要 : 2017年1月27日,国际顶尖学术期刊《Science》杂志上在线发表了中国农业科学院深圳农业基因组研究所、蔬菜花卉研究所黄三文研究员团队的一篇研究论文,研究论文报道了在番茄风味品质研究中取得重要突破

2017年1月27日,国际顶尖学术期刊《Science》杂志上在线发表了中国农业科学院深圳农业基因组研究所、蔬菜花卉研究所黄三文研究员团队的一篇研究论文,研究论文报道了在番茄风味品质研究中取得重要突破,首次阐明了番茄风味遗传基础,发现了番茄风味调控机制,为番茄风味改良奠定了重要理论基础。相关研究成果被选为当期封面文章。基因组所博士后祝光涛,兼职副教授丹尼斯·提曼(Denise Tieman)是论文并列第一作者。

番茄是世界第一大蔬菜作物,根据世界粮农组织统计,2014年全球番茄产值是962.8亿美元,在蔬菜和水果中居于首位。我国以鲜食番茄为主,其风味品质更受关注,然而近年来消费者常常抱怨“现在的西红柿越来越没有以前的味儿了”。为了解决这一难题,黄三文研究员和美国佛罗里达大学哈里·克利(Harry Klee)教授组成了20人的联合研究团队,历时4年多的协同攻关,终于发现了番茄风味调控机制,为番茄风味改良奠定了基础。

风味不像产量、抗病性、外形、色泽等易于量化的育种性状,这一特性能“感觉到”,但“看不见、摸不着”,这就决定了研究的难度。该研究团队组织了一个170人的“品尝小组”,对100多种番茄进行了多次严格的品尝实验,并利用数据模型分析确定了33种影响消费者喜好的主要风味物质,这些物质包括葡萄糖、果糖、柠檬酸、苹果酸和29种挥发性物质,揭示了番茄风味的物质基础。在此基础上,分析了来自世界各地400多份番茄的风味物质含量、并进行基因组测序和生物信息学分析,获得了控制风味的250多个基因位点,从而首次阐明了番茄风味的遗传基础。其中2个控制含糖量的基因位点,5个控制酸度的基因位点,发现了一些挥发性物质能够提高果实的甜感,另一些可以赋予果实花香的气味。

该研究团队进一步发现,之所以“西红柿没有以前的味道了”,是由于在现代育种过程过于注重产量、外观等商品品质,导致了控制风味品质的部分基因位点丢失,造成13种风味物质含量在现代番茄品种中显著降低,最终使得番茄口感下降。可喜的是,这项成果为培育美味番茄提供给了切实可行的路线图。目前研究团队和育种家们合作已经培养出了含糖量提高的番茄新品种,也正力争恢复番茄原来的浓郁风味,使美味番茄早日进入人们的餐桌。

原文链接:

A chemical genetic roadmap to improved tomato flavor

原文摘要:

Modern commercial tomato varieties are substantially less flavorful than heirloom varieties. To understand and ultimately correct this deficiency, we quantified flavor-associated chemicals in 398 modern, heirloom, and wild accessions. A subset of these accessions was evaluated in consumer panels, identifying the chemicals that made the most important contributions to flavor and consumer liking. We found that modern commercial varieties contain significantly lower amounts of many of these important flavor chemicals than older varieties. Whole-genome sequencing and a genome-wide association study permitted identification of genetic loci that affect most of the target flavor chemicals, including sugars, acids, and volatiles. Together, these results provide an understanding of the flavor deficiencies in modern commercial varieties and the information necessary for the recovery of good flavor through molecular breeding.

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