什么？科學家竟然找到了讓番茄堅挺又美味的密碼！

出品：科普中國

作者：石霧遙（生物學博士）

監(jiān)制：中國科普博覽

番茄是我們?nèi)粘Ｉ钪谐Ｒ姷囊环N蔬菜，它含有豐富的維生素C、多種礦物質(zhì)和微量元素，同時又酸甜可口，因此深受人們喜愛。番茄可以被直接食用或煮熟后食用，同時也能被用來制作番茄醬。

美味的番茄會給人帶來味覺上的享受。而如果能在保持美味的同時又能保證番茄長久儲存而不變軟，那更會是錦上添花。就在2023年9月，我國科學家找到了讓番茄即堅挺又美味的密碼！

番茄

（圖片來源：veer圖庫）

出發(fā)！尋找讓番茄又美味又耐壓的秘訣

2023年9月18日，我國科學家在《自然-植物》雜志上發(fā)表了一篇關(guān)于對番茄基因組研究的文章，研究發(fā)現(xiàn)能夠通過對番茄基因組改造來獲得硬度和美味兼?zhèn)涞姆眩?/p>

研究成果發(fā)表于《自然-植物》雜志

（圖片來源：《自然-植物》雜志）

番茄可以鮮食或加工食用。超市里鮮食的番茄通常為圓形，且很容易變軟被壓爛，因此果實成熟收割的時候主要靠人工手摘。

而用于加工食用的番茄通常呈現(xiàn)雞蛋狀，十分硬挺，可以在成熟后靠機械收割，直接扔進車中而不必擔心果實被破壞，因此收割的效率得到了極大地提升，且省去了人工收割費。

但是，這種雞蛋形狀的番茄直接食用起來的口味不如圓形的鮮食番茄那樣美味，被大家直接食用時的認可度比較低。因此，科學家從番茄的基因組出發(fā)，以期尋找到既能讓番茄美味又能讓其抗壓硬度高的秘訣！

為了探索控制番茄硬度的基因的具體位置，科學家將圓形和雞蛋形的番茄進行雜交，并對得到的番茄種子進行大范圍播種，對生成的果實進行批量研究。

最終，科學家發(fā)現(xiàn)番茄的形狀和位于其異染色質(zhì)區(qū)的FS8.1基因的位點突變緊密相關(guān)。FS8.1基因主要控制果實的生長，起到抑制子房壁細胞增殖的作用。因此，當FS8.1基因正常時，子房在各個方向上會均勻生長，最終長出的番茄是圓形。

而FS8.1基因的位點突變后，起不到抑制的效果，番茄的子房壁細胞會過度增殖，導致番茄在某一個方向上過度生長，最終形成雞蛋形的番茄。

而FS8.1基因位點的突變并不會影響番茄內(nèi)可溶性糖、有機酸及番茄紅素的含量，因此不會影響番茄的味道，只會影響番茄形狀與堅挺度?；诖?，科學家將番茄內(nèi)的FS8.1基因進行敲除，最終讓番茄長出了雞蛋形，味道不受影響但是抗壓能力卻得到了顯著地增強。

FS8.1基因控制番茄形狀

（圖片來源：參考文獻[1]）

不光硬度，基因能決定的還有更多！

事實上，基因編輯遠不止能夠決定番茄的耐壓程度，還能夠讓番茄變得更有營養(yǎng)。

維生素D是人體必備的營養(yǎng)物質(zhì)，與人體生長發(fā)育緊密相關(guān)。通過基因編輯技術(shù)對番茄進行改造，能夠讓其變成富含維生素D的超級番茄。

在光照條件下，紫外線可以促使7-脫氫膽固醇合成轉(zhuǎn)化為維生素D3。同時，番茄內(nèi)也有抑制其轉(zhuǎn)化為維生素D的還原酶。因此，科學家利用基因編輯技術(shù)將控制還原酶合成的特定基因進行敲除，使番茄內(nèi)的還原酶的合成受限，來實現(xiàn)7-脫氫膽固醇含量的累積增加。

隨后，科學家將番茄暴露在陽光下進行充分的紫外線照射。最終，測定改造后的番茄中維生素D3的含量發(fā)現(xiàn)，一個番茄中的維生素D3等同于兩個雞蛋。而改造后的番茄與改造前相比，在口味、成長周期上并沒有差異?？梢姡刻斐砸粋€番茄就能實現(xiàn)維生素D的充分補充。

維生素D

（圖片來源：veer圖庫）

基因編輯讓番茄更好看

我們在挑選蔬菜水果時，不光要好吃也要好看。好看的番茄不僅會給人們帶來視覺上的享受，也能激發(fā)起人們的購買欲。在市面上銷售的番茄常見的顏色為紅色。研究表明，通過對番茄基因組進行改性，人們可以創(chuàng)造出色彩更加多樣的番茄。

番茄的顏色由果皮和果肉顏色決定。顏色的深淺與果實中的番茄紅素、葉綠素、類黃酮等色素的含量緊密相關(guān)。顏色越紅的番茄，其內(nèi)部的番茄紅素和類黃酮的含量越高，葉綠素含量越低。

基于此發(fā)現(xiàn)，科學家利用基因編輯技術(shù)將控制番茄紅素和類黃酮色素合成的基因以及葉綠素降解的基因進行敲除，不讓它們表達。

最終，生長出來的果實由于紅色色素不能合成而綠色色素又不能被降解，從而得到綠色的番茄。之后，將此種番茄與紅色番茄進行雜交，對果實的基因組進行篩選，又得到紅色、橙色、粉色、綠色、棕色等多種顏色的果實。這種技術(shù)也能推廣至園藝作物中，制造出更加多彩漂亮的植物。

多色番茄

（圖片來源：veer圖庫）

結(jié)語

不管是動物還是植物，基因都是控制生物個體性狀表現(xiàn)的關(guān)鍵。隨著科學技術(shù)水平的進步，科學家們已經(jīng)在嘗試利用基因編輯技術(shù)改變包括番茄在內(nèi)的各種蔬果的性狀，以便其能夠全方位滿足人類生活的需求。

相信在不遠的未來，科學家們一定會創(chuàng)造出新奇又營養(yǎng)的各種蔬菜、水果，從而推動植物學研究以及相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展！

參考文獻：

[1] Zhu, Q., Deng, L., Chen, J. et al. Redesigning the tomato fruit shape for mechanized production. Nat. Plants (2023).

[2] Li, J., Scarano, A., Gonzalez, N.M. et al. Biofortified tomatoes provide a new route to vitamin D sufficiency. Nat. Plants 8, 611–616 (2022).

[3] Ana Arruabarrena, Joanna Lado, Matías González-Arcos, Sabina Vidal. Targeted disruption of tomato chromoplast-specific lycopene β-cyclase (CYC-B) gene promotes early accumulation of lycopene in fruits and enhanced postharvest cold tolerance. Plant Biotechnology Journal(2023), pp. 1–3

[4] Yang. TX; Ali. M; Lin. LH, Recoloring tomato fruit by CRISPR/Cas9-mediated multiplex gene editing. HORTICULTURE RESEARCH, Volume10 Issue1.