在长期的饮食判断中,挑剔的味蕾可能会告诉你:黄瓜的味道应该是清新爽口的,西瓜和甜瓜的味道则应该是甜甜的。然而,恰恰是这几种理应非常“甜蜜”的葫芦科蔬果,却与生俱来携带着“苦味”基因。一旦遭遇生存逆境,它们的果实就有可能会变得苦涩难吃。
那么,这些蔬果的苦味是怎么形成的?它们的苦味基因又能不能被精准调控、加以利用?
日前,中国农业科学院蔬菜花卉研究所副研究员尚轶和研究员黄三文综合运用基因组大数据等多种研究手段成功揭示葫芦科植物的“苦味”秘密。这项题为“葫芦科作物苦味性状的趋同驯化与差异进化”的研究,以长篇幅研究论文形式发表在国际知名学术期刊《自然·植物》上,引起广泛关注。
大数据帮忙揭开神秘面纱
“我们研究发现,黄瓜的苦味是由葫芦素引起的。实验证明,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。”据尚轶介绍,2014年,团队从黄瓜的2.4万个基因中找到了控制黄瓜苦味合成和调控过程中的11个关键基因,由此成功阐明黄瓜苦味物质生物合成、调控及驯化的分子机制。
在揭秘黄瓜苦味基因之后,科研团队并不满足,尚轶小组开始研究另一个重要问题:与黄瓜同属于葫芦科的西瓜、甜瓜等是否存在类似的分子机制?如果是,是否可以借鉴黄瓜苦味研究成果,在西瓜、甜瓜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植物商品品质的影响?
经过两年时间的努力,他们发现葫芦科植物具有非常相似的的苦味性状驯化的历史,进一步揭示出葫芦科植物保守但又分化的苦味合成及调控分子机制。采访中,尚轶向记者解释:“所谓‘保守’是指黄瓜、西瓜、甜瓜驯化历史很相似,都经历了从果实极苦到不苦的过程;所谓‘分化’是指这三者苦味物质即葫芦素结构及合成过程存在差异。”
“2014年,我们发现了黄瓜中有9个基因负责苦味物质葫芦素的合成,另两个‘主开关基因'B1和Bt控制其他9个苦味合成基因的表达与否。
“苦味”在育种和药用上大有可为
“苦味”的研究会对生产生活带来什么改变?
“与黄瓜新品种选育类似,利用现在的研究成果,我们可以通过精确调节西甜瓜的根和果实中苦味合成,一方面确保西瓜、甜瓜果实中不积累苦味,商品品质更好;另一方面,还能提高根中的苦味含量,进而提高作物抵御土壤中病菌、害虫侵害的能力,减少农药使用,提高产量。
苦味可以被去除,当然也能被利用。尚轶告诉记者,他们在研究中发现,黄瓜中的苦味来自葫芦素C,但甜瓜和西瓜中的苦味则分别来自葫芦素B和葫芦素E,后两者都具有很强的药用价值。据了解,古代医书《本草纲目》记载甜瓜的瓜蒂具有催吐及消炎的功效,其瓜蒂正含有大量的葫芦素,现代医学研究也证明葫芦素能抑制癌细胞生长。