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我国科学家揭开苦味黄瓜的秘密

【 发布时间:2018-04-30 】

  本报北京11月29日电(记者蒋建科)吃黄瓜大多数人一定喜欢那种清甜的味道,然而苦味黄瓜可能对人体更有利。今天出版的国际顶级学术期刊—— 《Science》(《科学》)以长篇幅论文的形式发表了由中国农业科学院蔬菜花卉所研究员、深圳农业基因组所副所长黄三文领导完成的黄瓜苦味合成、调控 及驯化分子机制研究。这项研究揭开了黄瓜变苦的秘密,或为将来开发合成治疗癌症的药物打下基础。

  中国农业科学院今天为此在京举行新闻发布会,黄三文介绍,黄瓜原产于印度,野生黄瓜在印度是作为泻药使用的。因为它的果实和黄连一样苦,轻咬一 口就会让人受不了,所以没有人愿意吃。但野生黄瓜中有很多有益的农艺性状基因,尤其是对主要黄瓜病害具有非常好的抗病性,因此它们对于培育抗病黄瓜品种是 非常宝贵的材料。

  黄三文说,我们现在食用的黄瓜都是从极苦的野生黄瓜驯化来的,因此了解黄瓜驯化的遗传机理对于黄瓜品质育种具有重要指导意义。由于黄瓜缺少成熟 的研究体系,研究起来困难较大。为了破解黄瓜苦味合成、调控及驯化的分子机制,黄三文团队从实验室早期积累的黄瓜基因组大数据中挖掘重要的线索,再结合传 统的遗传学、代谢组学、生物化学和分子生物学等知识验证这些线索,开展深入研究。

  黄三文说,这项研究揭示了黄瓜苦味合成、调控及驯化的分子机制,共涉及11个基因。即:发现了苦味物质葫芦素是由9个基因负责合成的,其中4个 基因的生物化学功能已经确证了;这9个基因受到2个“主开关基因”(Bl和Bt)的直接控制,Bl控制叶片苦味,Bt控制果实苦味;在野生极苦黄瓜向栽培 黄瓜驯化过程中,Bt基因受到选择,导致无苦味黄瓜的出现,但在逆境条件下仍然会变苦;发现Bt启动子区域的一个突变能够使得黄瓜在逆境条件下也不会变 苦,通过精确调节果实和叶片中Bt和Bl的表达模式,可以确保黄瓜果实中不积累苦味物质,保证黄瓜的商品品质,同时提高叶片中的葫芦素含量用于抵御害虫的 侵害,减少农药的使用。

  黄瓜苦味物质葫芦素具有很好的药用价值。最早在本草纲目中就记载甜瓜的瓜蒂具有催吐及消炎的功效,而瓜蒂中含有大量的葫芦素。现代医学研究还发 现葫芦素能够抑制癌细胞的生长,可与其他抗癌药物一块用于癌症治疗。黄三文表示,正在与有关科研单位合作研究,葫芦素的合成和调控机制一旦破解,或为将来 开发合成治疗癌症的药物打下坚实的基础。

  专家认为,黄三文团队综合采用了基因组、变异组、转录组、分子生物学和生物化学等多种技术手段,解决了长期影响黄瓜生产的一个重大应用问题,这是蔬菜基因组研究直接用于品种改良的优秀范例,为培育超级黄瓜提供了可供选择的育种方案。