凯发k8国际(中国)官方网站·一触即发★✿★，凯发天生赢家一触即发官网★✿★。k8凯发★✿★，食品加工★✿★，凯发k8一触即发番茄是世界上产值最高的蔬菜作物★✿★，因风味独特深受喜爱凯发k8一触即发★✿★。然而今天的消费者常常抱怨“番茄越来越没有番茄味了”★✿★。

　　“糖含量是风味的首要因素★✿★，但是糖含量与果实大小负相关★✿★，产量和品质是一对矛盾★✿★，现有番茄商业品种★✿★，尤其是大果番茄中糖含量普遍偏低★✿★。” 中国科学院院士★✿★、中国农业科学院研究员黄三文说★✿★，如何在不影响番茄产量的前提下培育美味的番茄品种★✿★，是各国育种家努力追求的目标★✿★。

　　11月14日★✿★，中国农业科学院深圳农业基因组研究所★✿★、蔬菜花卉研究所及山东省农业科学院蔬菜研究所联合在《自然》发表论文★✿★，通过全基因组关联分析★✿★，鉴定到一个抑制果实糖积累的刹车基因CDPK27及其同源基因CDPK26★✿★。基因编辑这两个基因★✿★，可使番茄果实糖含量增加30%★✿★，且不影响单果重和单株产量★✿★。

　　《自然》同期配发了美国加利福尼亚大学伯克利分校教授Patrick Shih和博士后Amy Lanctot的评论★✿★，认为该研究为理解果实能量分配迈出了令人兴奋的一步★✿★，将为作物改良提供借鉴★✿★。

　　2017年★✿★，黄三文团队联合美国科学院院士★✿★、佛罗里达大学教授Harry Klee在《科学》发表论文★✿★。他们发现了番茄中影响31种风味物质的49个关键位点★✿★。其中两个位点和番茄的糖含量相关★✿★、5个和酸含量相关★✿★。

　　“我们关注的是蔬菜品质问题★✿★，而番茄的品质问题主要就是风味★✿★。”论文通讯作者黄三文说★✿★，风味这种性状看不见★✿★、摸不着★✿★，难以衡量★✿★，在育种过程中缺乏有效遴选手段★✿★。

　　糖含量是影响番茄口感的重要因素★✿★，大多数消费者更喜欢偏甜的番茄★✿★。“人类对于甜味的喜好是刻在基因里的★✿★。”黄三文说凯发k8一触即发★✿★，找到控制糖含量的基因★✿★，是解决番茄风味问题首先要攻克的难关★✿★。

　　番茄果实中的糖主要以果糖和葡萄糖的形式积累★✿★。在果实成熟过程中★✿★，叶片光合作用的产物不断以蔗糖形式运输至果实★✿★，再通过蔗糖合酶★✿★、转化酶等分解为果糖和葡萄糖★✿★，从而不断积累果实糖分WRITEAS刘耀文插宋亚轩★✿★。

　　“在果实成熟过程中★✿★，糖含量并不会持续增加★✿★，尤其在果实转色后★✿★，反而会有些许降低★✿★。”论文第一作者★✿★、中国农业科学院蔬菜花卉研究所副研究员张金喆说★✿★，抑制果实糖分积累的分子机制尚不清楚★✿★。

　　《科学》论文的线索需要继续跟进★✿★。为了拿到准确的田间数据★✿★，研究团队先后在北京★✿★、山东★✿★、广东等地广泛种植番茄材料★✿★，连续5年调查了近3000株共计2万余个番茄果实的表型★✿★。

　　“当时我们发现★✿★，候选基因CDPK27的3个突变体中糖含量比对照组更高★✿★。”黄三文猜测这可能就是他们要寻找的目标基因★✿★。

　　他们后来发现凯发k8一触即发★✿★，CDPK27基因在番茄果实成熟过程中表达量不断提高★✿★，可以通过磷酸化蔗糖合酶SUS3促进其降解★✿★，从而抑制葡萄糖和果糖在果实中积累★✿★。

　　2022年★✿★，团队完成论文初稿★✿★，并投给《科学》★✿★。评审专家认为★✿★，现有研究数据不能解释1号突变体上产生更高糖含量的原因★✿★，因此拒收他们的论文★✿★。

　　“那段时间是崩溃的★✿★。”张金喆一方面觉得挺好的研究成果“被拒”有点可惜★✿★，另一方面又觉得评审意见有道理★✿★，工作做得还不够细致★✿★。

　　通过研究★✿★，他们发现★✿★，1号突变体中的CDPK27缺失了6个碱基★✿★，丧失了与ATP结合的两个关键氨基酸★✿★，使自身的激酶活性受到很大影响★✿★。

　　接下来★✿★，他们找到一个和CDPK27进化关系最近的基因CDPK26★✿★。CDPK26也能像CDPK27那样通过磷酸化蔗糖合酶SUS3促进其降解★✿★，从而抑制葡萄糖和果糖在果实中积累★✿★。

　　张金喆解释说★✿★，在2号突变体中★✿★，CDPK27发生了突变★✿★，完全丧失了功能★✿★，但CDPK26还能继续工作★✿★，对糖积累的刹车作用还存在★✿★；而在1号突变体中★✿★，CDPK27的另一种基因型不仅自身不能磷酸化蔗糖合酶SUS3★✿★，还可通过干扰CDPK26对SUS3的磷酸化WRITEAS刘耀文插宋亚轩★✿★，保护SUS3蛋白不被降解WRITEAS刘耀文插宋亚轩★✿★，从而实现比传统突变更好地提高果实糖含量的效果可提高葡萄糖含量35%★✿★、果糖含量30%★✿★。

　　也就是说★✿★，1号突变体中的优异等位基因“不仅管自己★✿★，还管别人”★✿★，让两个刹车基因同时失效★✿★，于是番茄变得更甜了WRITEAS刘耀文插宋亚轩★✿★。

　　这个发现让他们非常激动★✿★。“这是一种新的机制★✿★。”黄三文说★✿★，基因功能冗余现象在植物中很常见★✿★，通过基因编辑技术创制更多的优异等位基因★✿★，将有可能干扰其同源基因的功能★✿★，从而实现更好的作物遗传改良效果★✿★。

　　研究团队开始组织新实验★✿★，从各种角度验证双刹车基因的功能★✿★。结果发现★✿★，双突变体中凯发k8一触即发★✿★，CDPK27/26基因编辑后的植株可显著提高SUS3蛋白的稳定性★✿★，并使葡萄糖和果糖含量进一步提升★✿★。

　　“过去育种家认为产量和品质是育种上的一对矛盾★✿★。产量高了★✿★，品质就会下降凯发k8一触即发★✿★，或者产量高了★✿★，抗性就会下降★✿★。”黄三文告诉《中国科学报》★✿★，他们这项研究为改变这种状况提供了一条新思路★✿★，说明只要找到了相关调控基因★✿★，鱼和熊掌可以兼得WRITEAS刘耀文插宋亚轩★✿★。

　　在番茄驯化和改良过程中★✿★，由于人们过多选择了大果基因型★✿★，从而导致高糖位点的频率从野生番茄的58.3%下降到现代大果番茄的2.6%★✿★。

　　“野生番茄都是小果★✿★，糖含量很高★✿★。而现代番茄经过驯化★✿★，糖含量大大下降★✿★。”论文共同第一作者★✿★、山东省农业科学院蔬菜研究所助理研究员吕宏君说★✿★，这项工作揭示了现代番茄品种风味降低的直接原因★✿★。

　　论文作者★✿★、现任职于中国农业科学院深圳农业基因组研究所的Klee则提出了另一个问题★✿★：果实重量不变的情况下WRITEAS刘耀文插宋亚轩★✿★，糖含量增加的来源是什么★✿★，也就是说糖从哪里来？

　　黄三文认为★✿★，番茄果实在成熟过程中首先要保障种子有足够的能量供应★✿★，CDPK27/26在果实成熟过程中抑制糖分积累★✿★，很可能是为了确保种子后期的正常发育★✿★。

　　他们发现★✿★，突变体中的番茄种子数量减少★✿★、重量减少★✿★。“虽然我们还没有证明种子的变化和果肉中糖含量变化是因果关系★✿★，但是二者互相关联★✿★。”论文共同第一作者★✿★、中国农业科学院农业基因组研究所博士后陈洁说★✿★，番茄种子在果实转色期后就已成熟★✿★，后期不需要过多能量供应★✿★。进一步实验发现★✿★，突变体的种子萌发率没有显著变化★✿★。

　　他们又测算了CDPK27/26基因编辑植株的光合效率★✿★，发现基本没有变化★✿★。“这说明光合产物在果实和种子间可能发生了重新分配★✿★，为通过操控种子数量和大小提高果实糖含量提供了新的解决方案凯发k8一触即发★✿★。”黄三文说★✿★。

　　进一步研究发现★✿★，CDPK这个家族的基因在所有植物中都是保守的★✿★，在苹果和梨中也鉴定到它的同源蛋白★✿★。

　　中国科学院院士★✿★、中国科学院植物研究所研究员种康认为★✿★，这项工作通过对数量性状的分析★✿★，找到了一个控制品质的核心基因及优异的等位变异★✿★，有眼前一亮的感觉★✿★。

　　中国科学院院士★✿★、清华大学教授谢道昕说★✿★，下一步可以和育种家合作★✿★，让基础研究的重大突破为社会重大需求创造更大的经济效益WRITEAS刘耀文插宋亚轩★✿★。