一小部分遗传信息,其中一些可以追溯到6000万年前,赋予了这种夏季主食水果其独特的风味和质地。作为夏季花园、沙拉和冷汤明星的番茄的秘密,现在正以精确的细节展现在育种家和园艺学家面前。
在不断增加的植物基因图谱列表中,番茄基因组联盟今天公布了两种番茄的基因组序列:“海因茨 1706”品种,一种作为栽培番茄模型的近交系栽培品种,以及它最接近的野生近缘种 *Solanum pimpinellifolium*。这项为期九年的工作提供了迄今为止最接近的视角,揭示了番茄的35,000个基因和12条染色体,以及它们所属更广泛植物家族的基因。这两种序列也讲述了番茄的驯化故事,特别是它们最初在美洲的栽培,以及16世纪“pomo d’oro”(金苹果)引入旧世界的故事。
这些序列为番茄特有的颜色、风味和质地提供了新的见解,并可能为植物生物学家提供大量可以通过育种或其他方式进行操控的新遗传信息。根据康奈尔大学的数据,番茄在美国是一个价值20亿美元的市场。
“番茄的遗传学基础是每个家庭园丁都知道、每个超市购物者都渴望的改善风味的潜力,”詹姆斯·乔瓦诺尼(James Giovannoni)说道,他是位于康奈尔大学校园内的博伊斯·汤普森植物研究所的科学家,也是美国测序团队的负责人。“基因组序列将有助于解决番茄生产和质量方面的这个问题以及许多其他问题。”
就在上周,植物生物技术专家们通过对风味测试进行统计分析,分离出控制甜度和强度的二十几个风味化合物,破译了番茄风味的密码。佛罗里达大学的哈里·克利(Harry Klee)说:“我们现在确切地知道需要做什么来修复‘损坏的’番茄。”
今天,这一点比以往任何时候都更加真实。这两种番茄基因序列表明,美味、香甜多汁的园艺品种与超市里那种沙沙作梦的红色果实之间差别不大。这些品种之间只有0.6%的核苷酸差异,或者说540万个单核苷酸多态性(SNPs)区分它们——因此,将理想的性状重新培育到栽培品种中可能不需要进行太多改良。
例如,大约有50个基因参与了果实发育过程中番茄细胞壁的构建,这是一个对果实质地有重大影响的性状。这数百万个SNPs可能具有无限的潜力,可以作为番茄新性状的储备库。
除了仅仅改进番茄之外,新的基因组序列还为科学家提供了一个研究茄科家族中与其最接近的亲戚的新系统。我们许多的食物作物都是番茄的近亲,包括土豆、辣椒、矮牵牛、烟草甚至咖啡。番茄联盟从马铃薯基因组测序联盟获得了一些数据,并对这两种植物进行了比较,它们在基因上的差异只有8%。其他多汁水果,如甜瓜、苹果、草莓等,也可能受益——它们与番茄有许多共同的特征。番茄的基因框架将允许更容易地比较植物基因序列的共性和差异性。
对于其他科学家——以及种子公司和育种家——通过利用这个基因组支架来测序不同的番茄品种,也将变得更加容易。
“现在我们可以开始提出更多关于果实生物学、抗病性、根系发育和营养质量的有趣问题了,”乔瓦诺尼在一份声明中说。
该论文发表在5月31日的《自然》(*Nature*)杂志上。