Science：美味西红柿的关键基因

　　对于许多的杂货店购物者来说，那些来自商店的看似完美的红彤彤的西红柿却远不如自家宅园里的美味。近日来自康奈尔大学鲍依斯•汤普森植物研究所、美国农业部和加州大学戴维斯分校的研究人员破译了一个可增加西红柿中糖、碳水化合物和类胡萝卜素水平的基因GLK2。相关论文发布在6月29日的《科学》(Science)杂志上。

　　在这篇文章中，康奈尔大学鲍依斯•汤普森植物研究所的Cuong Nguyen与同事们一起揭示了构成统一成熟突变基础的基因。

　　这种基因还可以影响西红柿的成熟，商业培育者利用它可以创造出绝对红彤彤的、即时保存的西红柿。文章的资深作者、鲍依斯•汤普森植物研究所植物分子生物学家和美国农业部农业研究服务部门的James Giovannoni说：“实际上，这是一个非常重要的特质。无论你是否意识到，大部分的西红柿都包含这一基因。”然而相同的特质也导致了西红柿中的糖和营养物减少。

　　当然，不均匀成熟，在未成熟时显示深绿色斑点，成熟时显示差异红色的西红柿仍然会出现在各种花园和家传品种中。早20世纪20年代末，商业培育者偶然发现了一个自然突变可导致西红柿均一成熟，从浅绿色均匀的渐变到红色。这种被植物生物学家称为“统一成熟”的突变是美国商业西红柿市场20亿美金必不可少的因素，出现在几乎所有的杂货店销售的西红柿中。这种均匀的红色使得它成为了食品部门的理想食品，吸引着那些期望获得颜色均匀红色西红柿的顾客。

　　Nguyen通过鲍依斯•汤普森植物研究所存放的公共数据库完成了定位克隆，确定了统一成熟基因定位在10号染色体的一个特异位点。现在知道了这一位点，研究小组就能够破译编码调控西红柿光合作用水平的蛋白质的基因。尽管叶子是植物主要的光合作用工厂，发育中的西红柿果实也能够提供多达20%的光合作用，这种光合作用生成了完全成熟果实中的高糖和营养物水平。而商业培育者特异选择这种统一成熟突变，减少果实中的基因编码蛋白，因此导致了糖水平降低。 “这是一种意想不到的结果，”Giovannoni说。Giovannoni解释了为何商业种植者们不断地选择这种性状。当前的生产者还没有从美味特性中得到一分钱。

　　这一发现具有实际应用价值。希望能够生成均匀红色果实而非多种颜色美味西红柿的商业生产者们现在可以对幼苗DNA进行早期测试寻找统一成熟突变，而不再需要等待观察成熟果实。与之相反的，不在意外表的那些人可以确定他们的植物是不是没有突变，因此可能生成更甜美的果实。

　　加州大学戴维斯分校研究团队的领导者、生物化学家Ann Powell说这项研究提供了“一个难得的机会将科学发现转换到现实世界中……它提供了一种策略重新俘获不知不觉被排除出现代培育的西红柿的品质特性。