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黄瓜苦味合成的神秘面纱终于揭开了

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    随着科学技术的进步,现在大家都知道是基因支持着生命的基本构造和性能,储藏了生命所有的“密码”。生物的各种性状几乎都是基因相互作用的结果。农作物的驯化也不例外,最根本原因是其组成基因发生了变化,最终导致性状发生根本改变。因此,作物驯化的历史实际都纪录在基因序列中。“温故而知新”,那么从基因水平了解农作物的驯化过程将为人们更好的改良作物提供重要的借鉴。
    为了从基因水平研究黄瓜的驯化以及苦味物质葫芦素是如何合成的,我们整合了多种最新的研究手段,尤其是基因组学研究的广泛应用。基因组包含了一个生物物种全部的基因信息。我们收集了115份具有代表性的黄瓜基因组信息,再加上这些基因在黄瓜不同时期、不同部位的表达数据,我们积累了超过2 TB(2×1012字节)的数据。假设1个字节相当于1滴雨水,那么2×1012滴水浇在面积为7000平方米的足球场上将有14米高。这些海量的基因组数据为黄瓜生物学研究提供了强有力的工具,我们从中找到了与黄瓜苦味性状密切相关的线索,最终破解了黄瓜苦味合成、调控及驯化的秘密。
    最新研究成果显示黄瓜中的苦味物质葫芦素是由9个基因参与合成的。这9个基因就类似于汽车生产流水线上的机械臂,虽然功能各不相同,但却分工明确。在植物细胞这个天然工厂中,一个合成基因的产物马上被下一个合成基因所利用,就这样经过9道不间断的工序,苦味物质葫芦素就被源源不断的合成出来了。为了能够根据自身需要来生产苦味物质,黄瓜在果实和叶片中各自进化出一个“主开关”来严格控制这条流水线。只有当“主开关”打开的时候,这9个合成基因才会在植物细胞工厂中出现,组成完整的苦味合成流水线。反之则细胞中缺少这9个合成基因,不能合成苦味物质。(通讯员 李海芬)
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