粉碎“四人幫”之前，番茄更美味？
圖片截取自https://www.youtube.com/watch?v=IbrfJ0pTEHk
撰文 | 彭若詩 （牛津大學(xué)博士研究生、《知識分子》編譯小組成員）
校閱 | 宗朱
責(zé)編 | 陳曉雪
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在美國的一個(gè)農(nóng)產(chǎn)品自由市場，崔永元咬了一口美國番茄，不禁嘆道：“這就是我8歲時(shí)候吃的，粉碎四人幫之前的西紅柿（番茄）味兒！”
這是崔永元2013年自費(fèi)去美國考察轉(zhuǎn)基因食品的紀(jì)錄片中的一個(gè)鏡頭。事實(shí)上，無論是在美國市場還是中國市場，無論是2013年，還是現(xiàn)在，都沒有商業(yè)化種植的轉(zhuǎn)基因番茄，小崔也許把工業(yè)化生產(chǎn)蔬菜誤認(rèn)為轉(zhuǎn)基因品種了。老一輩人都記得，二十世紀(jì)七八十年代的中國沒有先進(jìn)的運(yùn)輸和冷凍設(shè)備，蔬菜多半就近消費(fèi)，市場上西紅柿堆在地上，幾角錢就買一大筐。因?yàn)槭亲匀怀墒?，價(jià)格又非常便宜，人們往往只挑熟透通紅的西紅柿吃，并對其酸甜多汁的美味留下深刻印象。而今天呢？工業(yè)化生產(chǎn)的西紅柿往往是青澀時(shí)采摘的，銷售前再用乙烯氣體催熟。這種西紅柿往往雖然皮是紅的，里面卻有個(gè)青澀的硬芯，味道實(shí)在不敢恭維。
那么，粉碎“四人幫”之前的西紅柿味兒是什么樣的？和美國現(xiàn)在的番茄味道一樣嗎？我們沒有時(shí)光機(jī)，無從把兩種番茄放在一起比較。不過，中國農(nóng)科院深圳農(nóng)業(yè)基因組所和蔬菜花卉所黃三文研究員和美國科學(xué)院院士、佛羅里達(dá)大學(xué)園藝系Harry Klee教授課題組最近倒是合作完成了對396種番茄的全基因組測序，解碼了番茄的“美味基因”。
總體來說，番茄可以分為三大類：野生（wild）品種、現(xiàn)代（modern）品種和“傳家寶”（heirloom）品種。顧名思義，“傳家寶”品種是因?yàn)橛歇?dú)特特征而在農(nóng)場中代代相傳的品種，它們往往未經(jīng)雜交選育，卻在風(fēng)味上獨(dú)具一格。隨著商業(yè)化育種和大規(guī)模生產(chǎn)，在20世紀(jì)40年代后，很多傳家寶品種淡出市場，被雜交選育出的“現(xiàn)代品種”取代。番茄的美味奧秘，是否隱藏在傳家寶品種與現(xiàn)代品種的基因與組分差距中？
科學(xué)家們首先挑選了涵蓋三大類的396種番茄，分別測定了它們的糖分、有機(jī)酸和揮發(fā)性組分的含量。
“實(shí)驗(yàn)原理很簡單，但工作量非常大。”文章的通訊作者之一Harry Klee在《美國國家科學(xué)院院刊》（PNAS）的科學(xué)會談節(jié)目中說。研究者很快發(fā)現(xiàn)，不同品種的番茄化學(xué)成分差異巨大，有些味道超棒，有些真不怎么好吃?！拔覀兲暨x出七八十個(gè)涵蓋各種不同味道的品種，讓品嘗小組評價(jià)喜愛程度，然后粉碎它們，測定糖分、有機(jī)酸和揮發(fā)性組分含量，最后用統(tǒng)計(jì)方法分析哪些物質(zhì)的含量與好評顯著相關(guān)，哪些與差評顯著相關(guān)，用這些數(shù)據(jù)創(chuàng)建‘好吃番茄’的成分表?！弊罱K，他們確定了33種與整體好評相關(guān)的組分，其中28種還與“氣味濃郁”的評價(jià)相關(guān)，有13種在現(xiàn)代品種中的含量明顯低于傳家寶品種。
如果在現(xiàn)代番茄中引入這33種組分中的幾種，番茄的口感是不是會大大提高？研究者對396種番茄全部進(jìn)行全基因組測序，試圖找到基因序列的差別與組分含量差別的相關(guān)性。比方說，假如在番茄的9億DNA堿基對中，找到了一個(gè)堿基對位點(diǎn)，在大部分某組分（我們姑且稱之為組分X） 含量高的品種堿基類型都是鳥嘌呤（A），而X含量低的品種中它的堿基類型都是胞嘧啶（C），那么稱作這個(gè)位點(diǎn)的身份是A還是C，與組分X的含量高低相關(guān)。而如果把現(xiàn)有位點(diǎn)為C的現(xiàn)代品種與位點(diǎn)為A的傳家寶品種雜交，培育出位點(diǎn)為A的現(xiàn)代品種，就有可能提高現(xiàn)代品種中組分X的含量，讓現(xiàn)代品種番茄更好吃。
具體引入哪些位點(diǎn)可以改善口感呢？
根據(jù)研究，番茄的9號、11號染色體上各有一個(gè)位點(diǎn)與糖分含量顯著相關(guān)，它們所在區(qū)域正是不斷選擇個(gè)頭大的番茄的過程中改變了的區(qū)域。在測序的48個(gè)現(xiàn)代品種中，有47個(gè)在這兩個(gè)位點(diǎn)的核苷酸組合是含糖量最少的組合。對分離子二代（segregating F2 population）做同樣測序相關(guān)分析，又找到了3個(gè)位點(diǎn)與糖分含量相關(guān)，分別位于第2、3、5號染色體。對子二代中這5個(gè)位點(diǎn)不同組合的番茄大小與糖分含量分析發(fā)現(xiàn)，番茄的重量與糖分含量負(fù)相關(guān)，也就是說，個(gè)頭越大的往往越不甜 。
?子二代中各種位點(diǎn)組合基因型的番茄糖分含量與果實(shí)大小關(guān)系圖
（圖片譯自：Tieman D, Zhu G, Resende M F R, et al. A chemical genetic roadmap to improved tomato flavor[J]. Science, 2017, 355(6323): 391-394.）
如果番茄有股藥味兒，大概不會很受歡迎。9號染色體上一個(gè)名叫E8的基因的調(diào)控區(qū)域有一個(gè)位點(diǎn)與兩種具有藥物氣味的組分——愈創(chuàng)木酚（guaiacol）和水楊酸甲酯（methylsalicylate）——的高含量有關(guān)。E8是調(diào)控番茄的成熟的關(guān)鍵基因。該位點(diǎn)為一種類型的品種中，愈創(chuàng)木酚平均含量是另一種類型中的5倍，水楊酸甲酯的平均含量為另一種類型的2-3倍。研究者猜測，E8可能通過提高一種重要的植物催熟激素——乙烯的水平，影響這兩個(gè)分子的含量。
番茄好看到底有多重要？看看這兩個(gè)組分的不同命運(yùn)就知道了。香葉基丙酮（geranylacetone）和6-甲基-5-庚烯-2-酮（6-methyl-5-hepten-2-one, MHO）都是類胡蘿卜素氧化產(chǎn)物（apocarotenoid），氣味芳香。MHO的前體是番茄的主要色素番茄紅素（lycopene），其含量與番茄紅素成正比，而香葉基丙酮的前體對番茄顏色影響不大。有3個(gè)與MHO含量相關(guān)的位點(diǎn)，盡管它們的不同組合在野生種和傳家寶品種都出現(xiàn)過，現(xiàn)代品種中卻是兩種MHO含量最高的一統(tǒng)天下，它們也是番茄紅素含量最高的兩種——看臉選出來的。相反，與香葉基丙酮含量相關(guān)的4個(gè)位點(diǎn)在現(xiàn)代品種中的組合均為含量較低的組合。含量高的組合雖然在傳家寶品種中出現(xiàn)過，卻沒能保留下來。研究者共鑒定出了26個(gè)與揮發(fā)性組分含量相關(guān)的位點(diǎn)，其中僅有13個(gè)在現(xiàn)代品種中的組合是最優(yōu)組合，與隨機(jī)選擇無異。
目前，研究團(tuán)隊(duì)正致力于利用鑒定出的位點(diǎn)最優(yōu)組合，培育出口感更好的番茄。 “我研究番茄已經(jīng)二十多年了，之前我們在思考是否可以延長番茄成熟后的儲存時(shí)間，給番茄更多時(shí)間成熟，來提升口感?！盞lee介紹說，“有一次我想，我們這樣是在間接提升番茄口感，為什么不能直接提升呢？”Klee表示，他們已著手引入部分對口感最重要的揮發(fā)性物質(zhì)，但要找到最重要的基因組合，可能還要三到四年。那時(shí)，能在成熟后儲存較長時(shí)間的番茄就不會引起“大青澀” 驅(qū)逐“傳家寶”的現(xiàn)象，我們在超市也許就能買到崔永元所說的 “復(fù)古風(fēng)”番茄吧！
參考文獻(xiàn)：
1.Tieman D, Zhu G, Resende M F R, et al. A chemical genetic roadmap to improved tomato flavor[J]. Science, 2017, 355(6323): 391-394.
2.http://www.pnas.org/site/misc/harryKleePodcastTranscript.pdf
3.http://www.naturalnews.com/043213_heirloom_tomatoes_genetic_diversity_unique_fruits.html
4.《轉(zhuǎn)基因報(bào)告:崔永元美國轉(zhuǎn)基因調(diào)查》，https://www.youtube.com/watch?v=IbrfJ0pTEHk
5. http://www.nytimes.com/2013/06/24/booming/you-call-that-a-tomato.html
