Nature子刊：番茄育种研究获重大突破

　　直到现在，番茄软化的精确机制一直都是一个谜。由英国诺丁汉大学生命科学学院植物生物技术教授Graham Seymour带领的一项研究发现了一个基因，编码一种酶，对于控制番茄果实软化起着至关重要的作用。这些研究结果发表在《Nature Biotechnology》杂志上。

　　

生物通报道：番茄（Solanum lycopersicum）是世界上最有价值的水果作物之一，每年全球总价值超过500亿美元。我们经常吃番茄，它们也在我们的饮食中起着重要的作用，为我们提供了宝贵的维生素、矿物质和促进健康的植物化学物质。植物育种工作者一直致力于提供高产、更美味、更有营养和保质期更久的番茄品种，但一些最美味的品种会迅速软化，并且保质期很短。

直到现在，番茄软化的精确机制一直都是一个谜。由英国诺丁汉大学生命科学学院植物生物技术教授Graham Seymour带领的一项研究发现了一个基因，编码一种酶，对于控制番茄果实软化起着至关重要的作用。这些研究结果发表在《Nature Biotechnology》杂志上，为通过传统植物育种，选育更美味和采后耐贮期更久的番茄新品种，铺平了道路。相关阅读：三篇权威期刊论文提供番茄基因组新见解；中国科学家领导国际团队构建番茄变异组图谱。

这项研究是由Seymour教授与伦敦大学皇家霍洛威学院的Paul Fraser教授合作完成的。Seymour教授说：“为了支持番茄产业和进一步提高消费者对番茄新品种的满意度，一个主要的科学目标是，确定可允许我们有针对性地控制果实软化的基因，而不影响果实成熟的其他方面。这样的研究将让我们培育出具有极好香味和颜色的果实，而且还有延长的保质期。”

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植物生物学与果实发育的重大突破
在现代供应链中，保质期是至关重要的。为了减少浪费，我们往往通过培育杂交种来延长保质期，包括减缓整个成熟过程的自然突变。但是延长保质期这种方式往往会对味道和颜色产生不利影响。

在成熟过程中番茄果实如何分解其细胞壁和软化，二十多年来这些问题一直困扰着研究人员。本研究发现了将软化与果实品质其他方面分开的关键所在。

Seymour教授和他的研究团队已经确定了一种果胶裂解酶的编码基因，这种酶在成熟过程中通常降解番茄细胞壁中的果胶。Seymour教授说：“在实验中我们已经证明，如果该基因是关闭的，果实软化速度要慢得多，但仍显示正常的颜色变化和呈味物质的积累，如酸、糖和香气。栽培番茄野生近缘种的果胶裂解酶基因表达水平，存在着自然变异，可以用于常规育种的目的。这一发现可以提供一种手段，来改善现代番茄品种果实软化的控制。”

这是继2012年五月发表的番茄基因组测序之后的又一最新发现。Seymour教授与帝国理工学院和杰姆斯赫顿学院的同事们一起，完成了这个国际项目，相关阅读：Nature重大成果：中方参与 首次公布西红柿基因组。这项工作也以Fraser教授在《Scientific Reports》发表的番茄代谢组为基础。

来自Syngenta的Charles Baxter博士说：“这一发现对于通过传统植物育种选育番茄新品种，有着重要意义，并让我们更进一步地理解果实发育相关的过程，从而使得我们能够更精细地控制这一植物发育过程。”

利用常规植物育种，番茄野生种可以很容易地与栽培番茄进行杂交。一个野生种Solanum pennellii，果胶裂解酶基因在果实中的表达水平低。这种遗传变异可以用来培育缓慢软化的栽培番茄。

皇家霍洛威学院的生物化学教授Paul Fraser说：“这项研究还表明，你可以精确地改变果实成熟特性，而对果实的化学成分没有不良影响。通过这种方式，消费特征——如味道，颜色和营养质量，没有受到不利影响，在某些情况下，反而得以增强。”

Seymour教授说：“我们已经有一个品种，具有S. pennellii基因组的一小部分，以及果胶裂解酶基因的替代形式。这个品种可以与一个优良番茄品种杂交。栽培番茄和S. pennellii的果胶酸裂解酶基因之间的DNA序列差异，可以用作一种标记，来筛选这一杂交产生的后代。代表优良品质遗传背景的个体被选择出来，但也含有该基因的S.pennellii变种。然后，选择出来的品种重复回交，以固定它们的遗传特征。”

（生物通：王英）

生物通推荐原文：
1.Laura Perez-Fons, Tom Wells, Delia I. Corol, Jane L. Ward, Christopher Gerrish, Michael H. Beale, Graham B. Seymour, Peter M. Bramley, Paul D. Fraser. A genome-wide metabolomic resource for tomato fruit from Solanum pennellii. Scientific Reports, 2014; 4 DOI: 10.1038/srep03859

2.Selman Uluisik, Natalie H Chapman, Rebecca Smith, Mervin Poole, Gary Adams, Richard B Gillis, Tabot M D Besong, Judith Sheldon, Suzy Stiegelmeyer, Laura Perez, Nurul Samsulrizal, Duoduo Wang, Ian D Fisk, Ni Yang, Charles Baxter, Daniel Rickett, Rupert Fray, Barbara Blanco-Ulate, Ann L T Powell, Stephen E Harding, Jim Craigon, Jocelyn K C Rose, Eric A Fich, Li Sun, David S Domozych, Paul D Fraser, Gregory A Tucker, Don Grierson, Graham B Seymour. Genetic improvement of tomato by targeted control of fruit softening. Nature Biotechnology, 2016; DOI: 10.1038/nbt.3602