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发表于 2013-3-18 10:58
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1、破译西红柿基因密码
西红柿的老家在秘鲁和墨西哥，原先是一种生长在森林里的野生浆果。很早很早以前当地人把西红柿当作有毒的果子，称为“狼桃”，以为狼桃有毒，吃了狼桃会起疙瘩长瘤子。16世纪，英国一名贵族到南美洲旅游，带回了这种植物，并在欧洲流传开来，但是，也只用来观赏，无人敢食用。
17世纪，一位法国的画家描摹西红柿时又饥又渴，却又没有水和食物，就大胆地拿起一个西红柿咬了一口，结果发觉这是一种又甜又酸还味道鲜美的果子。静等了一会儿，画家并没有出现中毒现象，他就连吃了好几个，发现西红柿不仅比一般水果别有风味，而且果汁又比一般水果要多，能生津解渴。由此，西红柿作为一种果蔬流传开来。
现在，研究人员已经破译了西红柿的基因组，通过对基因组的分析，希望能解开这种果蔬的产量、味道、颜色和形状的奥秘。
来自美国康奈尔大学、英国诺丁汉大学、中国科学院国家基因研究中心，以及阿根廷、比利时、法国、德国、印度、以色列、意大利等14个国家的300多名科学家通过多年的努力，首次对普通栽培西红柿进行了基因组测序，并在英国《自然》杂志上公布了西红柿的基因组，此次测序的西红柿品种为Heinz 1706。与此同时，美国冷泉港实验室的研究人员也完成了对野生型西红柿的基因组测序。
对西红柿的基因组测序发现，西红柿共有约35000个基因，12条染色体。美国研究团队是由美国农业部的詹姆斯·乔万诺尼领队，他认为这次研究几乎捕获了有关西红柿各种特性，包括味道、天然抗虫性以及营养成分等的所有基因。对西红柿基因组序列的分析，有助于农业研究人员和生产者在今后培育人们喜爱的有更好口味和营养的西红柿。另一方面，西红柿基因组信息也有助于在西红柿栽培中降低成本、抗御病虫害、抗干旱和抗瘟疫等，从而提高西红柿的产量。
现在，研究人员对西红柿基因组的初步分析发现，西红柿基因组在大约60万年前突然扩大，但大多数随后消失。其中一些参与扩展过程的基因也参与了控制西红柿生长和成熟的过程。这种基因组的扩大与消失也有助于研究者们更深入研究为什么有些作物可以被改良，但另外一些作物不可以改良，从而在未来帮助人们扩展可以被改良的作物种类。
今天，研究人员已经对水稻、大麦、玉米、高粱、马铃薯、大豆、草莓、黄瓜、西瓜、葡萄和棉花等都进行了基因组测序，未来也可以确定这些作物是否可以改良和可以作多大程度的改良。
由于西红柿是茄科家族的成员之一，因此，英国研究人员所完成的西红柿4号染色体序列也将对确认西红柿茄科亲属，如土豆、辣椒、茄子和矮牵牛等提供标准参考。从经济价值和产量来看，茄科家族是世界上最重要的蔬菜家族。
2、人工种植的西红柿味道变差是因为一个基因失活
现在，无论在中国还是国外，消费者都觉得，现在的西红柿味道不如以前鲜美和酸甜了，也就是西红柿味少了。有的人把原因归咎于转基因西红柿，因为早在1994年，美国就研究出了皮厚保鲜的转基因西红柿，后来陆续又有抗盐转基因西红柿、抗干旱转基因西红柿和抗霜冻转基因西红柿等产品问世。
但是，消费者反映的并非是转基因西红柿，而是一般的传统栽培的西红柿，这是为什么呢？由于西红柿基因组的破译，研究人员认为他们找到了原因，这就是控制西红柿味道的基因发生了突变。现在的西红柿越来越漂亮，越来越鲜红和艳丽，或许这样的西红柿还不如顶部有青色的西红柿的味道更鲜美，因为后者的含糖量更多，而这就是由一种特定基因控制的。
美国加利福尼亚大学戴维斯分校的安·鲍威尔研究小组发现，野生西红柿和人工栽培的西红柿在颜色上有显著不同，前者有深绿色的顶部，而后者没有。于是，他们利用刚刚公布的西红柿基因组来追踪野生西红柿与人工栽培西红柿的不同。他们把野生西红柿与人工栽培西红柿进行杂交，在西红柿的10号染色体上确定了一个基因，称为SlGLK2。这个基因是一个转录子，它能够控制其他基因在何时和何地开启或关闭。
研究人员发现，在野生西红柿中，SlGLK2能增加叶绿体的形成。叶绿体是植物细胞中进行光合作用的部位。叶绿体通过自身的叶绿素来捕获植物生长所需的阳光。由于野生西红柿的叶绿体更多，使得野生西红柿的颜色更绿。而且，叶绿体用它们捕获的光能将二氧化碳和水转化为糖。所以，野生西红柿的糖分比人工栽培的西红柿多一些。
随后，鲍威尔又分析了在美国超市中销售的12个人工栽培的西红柿品种，这些西红柿有的来自亚洲，有的来自欧洲。奇怪的是，它们当中的SlGLK2基因都发生了变化，从而让这一基因失活。通过分析基因序列，鲍威尔等人找到了原因，原来其中有一个碱基序列发生了变化。对一段基因的碱基序列分析，发现本应由7个腺嘌呤（A）构成的片段只剩下了6个腺嘌呤。这一单个遗传密码的出错便造成了SlGLK2基因的突变和失活。
于是，研究人员向西红柿嵌入一个完整的SlGLK2基因拷贝，结果这样的西红柿成熟后，其中的葡萄糖及果糖总量增加了40%。同时，用正常的SlGLK2基因生产出的西红柿中的番茄红素含量也显著增加，后者是对人体健康有益的一种抗氧化剂。鲍威尔等人相信，西红柿中更高的糖含量会让西红柿更美味可口，根本原因就在于SlGLK2基因是否起作用。
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3、提前采摘也是影响西红柿美味的重要原因
尽管美国研究人员提出SlGLK2基因的失活与否是西红柿能否保持原汁原味的关键，但是，也有其他研究人员表示怀疑，因为，即便是基因决定着西红柿的味道，也可能不只一种基因在起作用，因此，需要对西红柿的12条染色体、35000个基因作全面研究和分析之后才能确定到底是哪些基因在起作用，而目前公布的西红柿基因组只提供了一个宽泛的信息。
另一方面，包括西红柿在内的很多作物的产品的味道不只是与基因有关，而且与栽培的土壤、日照、降雨、种植的时间等许多因素有关，同时与收获、采摘和贮存运输的时间和方式有关。
美国俄亥俄州立大学西红柿遗传学家大卫·弗朗西斯认为，大多数地方的西红柿采摘都有一个时间提前量，即在西红柿还是青涩的时候就采摘，然后贮存放置、运输，在这个过程中西红柿才会慢慢变红。所以，西红柿的口味与这种采摘贮存方式有关。
在少则几天多则几十天的贮存和运输的过程中，西红柿还有一个成熟过程，这会影响淀粉向糖的转化。同时，西红柿果实中的糖约80%来自叶子，是在后来才转移到果实中的。另外，栽培模式的不同也可能影响西红柿的味道。例如，在野外种植的西红柿和在温室大棚里栽种的西红柿味道就有不同。
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