找回丢失的番茄美味

分类

标签

找回丢失的番茄美味

来源:南方日报 日期:2018-01-25

  深圳科学家建立番茄基因库,探索风味变化之谜

  番茄炒蛋,做法简单、营养丰富。相信这盘菜对于很多人来说都不陌生。但近些年来,番茄的口味渐渐让人有了陌生之感——时常能听到有人说,现在的番茄没有以前好吃了。

  最近几年,这一件人们口上说说的小事,却成了深圳一个科学团队眼中的大事:番茄是什么时候开始变得不好吃了?原因又是啥?能否找回过往番茄的美味?为了解答这些疑问,中国农科院深圳农业基因组研究所黄三文和祝光涛所带领的科研团队进行了长达数年的研究,并且其研究成果多次在《SCIENCE》等科学期刊上发布。

  本期科技能见度,就让我们跟随黄三文和祝光涛的脚步,“走进”番茄的内部,去找回丢失的番茄美味。

  为何番茄没了儿时的味道?

  番茄,普通得不能再普通的一种蔬菜,但你可能想象不到,它却是世界上第一大果蔬作物。同时,番茄也有其非常不普通的一面,在国际种业市场上,高端优质番茄种子的价格甚至一度超过黄金。

  虽然番茄因含有大量矿物质、纤维素等多种营养物质而备受人们喜欢,但是近年来,买番茄的人常常有这样的抱怨:现在买的番茄不好吃了,没有了儿时的味道。

  儿时的番茄味难寻,到底是“怀旧”的心理在作怪?还是番茄本身在培育过程中发生了“变异”?中国农科院深圳农业基因组研究所所长黄三文介绍,如今,市面上缺少“番茄味”的现代番茄品种,大多是层层人工选育的结果。正常情况下,选育应该会让农作物越来越符合消费者的期待。但是,近些年却出现了市场选择和消费者口味“脱钩”的情况。

  中国农科院深圳基因组研究所研究员祝光涛表示,现代育种重视产量、外观等商品质量,但这些方面的选育并不会让番茄的味道变得更好,甚至还可能与美味相互矛盾。长此以往,也就导致番茄味也越来越淡。

  除了在选育中控制番茄风味的基因失活或丢失外,现代技术手段也是影响番茄风味的另一个重要原因。

  “不少番茄生长在大棚里,它的花蕊不能正常授粉、结果,为了提高产量和让番茄拥有较大果实,菜农一般都会在雌花蕊上点一些生长调节剂。”祝光涛表示,如今的市面上,为了方便运输,通常情况下商家会利用药物对番茄进行催熟,而在品种上,采购商更青睐硬皮、易存储的品种,而这些都会直接影响番茄的风味。最终,就导致消费者有了一个普遍感受——番茄没以前好吃了。

  究竟是啥影响番茄的口感?

  究竟什么风味的番茄是好吃的番茄?为此,深圳农业基因所的研究者们尝试找到公正的“裁判”。研究所通过和美国的科研机构合作,自2012年开始,找来全球170多位不同人种的“品茄人”。一方面,研究者们邀请品茄人对100多种不同品种的番茄口味品鉴打分;另一方面,利用先进仪器,分析出番茄中含有的近千种物质,与品尝专家的打分进行统计学关联。最终,他们找出了果糖、葡萄糖、苹果酸、柠檬酸和29种挥发性物质,“这33种物质对于番茄风味有着决定性作用。”祝光涛告诉记者。

  不少人都觉得,番茄的大小、颜色会影响番茄的风味,但深圳农业基因所发现,果实重量基因并不直接决定代谢物含量,而是通过连锁周围基因影响番茄内物质的多种含量而改变。也有人觉得,粉色番茄比红色番茄吃起来更“沙”更好吃。而研究发现,粉色番茄跟红色番茄的区别不仅仅在颜色上,它们之间还有上百种所含物质的不同,例如红色番茄含有大量的类黄酮,还有多胺、多酚和等番茄碱物质,这些都影响了番茄的口感。

  “番茄碱物质影响果实的苦味;氨基酸类影响果实的咸味,柠檬酸、苹果酸影响果实的酸味。”祝光涛表示,之前的研究确定了风味的贡献物质,如何将这些知识准确地应用到美味番茄育种中,就需要对这些物质的代谢途径和控制基因做进一步的解析,了解其调控的分子机理。

  番茄中有9亿碱基对,3.5万基因,深圳农业基因研究所经过庞大繁复的计算,利用拥有2万个CPU、50万亿次计算能力的超级计算机系统,对每个基因进行检测,形成了番茄基因的数据库。

  最终,通过对番茄2600多万个变异位点与33种风味决定物质的关联分析,研究者们发现了控制风味的50个基因位点,并确定了10个关键基因位点。“这些信息为番茄果实风味、营养物质的遗传调控和全基因组设计育种提供了路线图。”祝光涛表示。

  怎样找回儿时的番茄美味?

  “尽管我们的祖先对代谢组一无所知,但是这并不影响着他们对番茄代谢组的选择和改变。”祝光涛告诉记者,科学家发现番茄中的980种代谢物,既包含了糖酸类、氨基酸、核苷酸等初级代谢物,也包括类黄酮、多胺类、多酚类、茄碱类等大量次级代谢物。

  研究发现,如今,我们所吃到的番茄实际上是一步步演变而来——野生醋栗番茄经过人们的驯化形成樱桃番茄(圣女果),樱桃番茄经过改良形成了大果番茄,大果番茄最终经过分化形成我们日常生活中所见到的不同类型番茄。

  在深圳农业基因所的研究中,他们已通过基因和大数据分析,找到了番茄育种选择过程历史中,不同阶段对代谢组的影响。

  由于番茄味道有重要的驯化性状,野生番茄果实苦涩难吃,是因为有较高含量的番茄碱,番茄碱是一种有毒的抗营养物质,取食过量,能引起人们呕吐和腹泻。研究发现,栽培番茄之所以好吃,其中重要原因就是人们在培育过程中对番茄碱进行了负选择。

  所谓驯化,实际上是在番茄种植生长过程中,通过人为的选择,将人类喜欢的品种留下。“一批番茄中,最甜或者果最大的种子被继续种植。”祝光涛解释道,一代又一代番茄种植后,最终人们选择留下了自己所需的品种。

  而随着番茄碱遗传位点的鉴定研究深入,研究者们发现在番茄的基因组中,不同等位基因的有效组合能够显著降低番茄碱物质的含量,这为番茄培育开启了新的思路。“过往的培种工作只能通过成品来判断碱度的含量。如今,通过对番茄基因的检测,其碱度等很多属性就一清二楚。”祝光涛表示,不但如此,通过基因工程,选择两个主效的位点,能够将主要番茄碱的含量降低80%。

  这些研究,相当于为培植出更美味的番茄提供了育种的线路图。往后只需要通过对人工嫁接和克隆基因组等方式,就可以将拥有更好风味的基因集中在一个番茄上,形成风味更好的品种。

  深圳农业基因所介绍,针对2017年发表的番茄风味研究成果,他们已联合青岛一家公司,培育出果实重180克的新品种,并在河南扶贫产业园进行种植推广。此外,在深圳市经信委、果疏公司等相关部门支持下,深圳农业基因所在广西百色田阳县打造了20万亩农林生态扶贫产业示范区,将引进番茄新品种新技术,预计未来两到三年,广东人的餐桌上将出现这一跨越性的农科项目“成果”。

  1 为何口感变差

  ◎现代育种重视产量、外观等商品质量,但这并不会让番茄味道变得更好。长此以往,导致番茄味道越来越淡。

  ◎不少番茄生长在大棚里,花蕊不能正常授粉、结果,为提高产量和让番茄拥有较大果实,菜农一般会在雌花蕊上点一些生长调节剂,这也会直接影响番茄风味。

  2 影响味道因素

  ◎番茄碱物质影响果实苦味

  ◎氨基酸类影响果实咸味

  ◎柠檬酸、苹果酸影响果实酸味

  综合来说,果糖、葡萄糖、苹果酸、柠檬酸和29种挥发性物质,对于番茄风味有决定性作用。

  3 如何找回风味

  ◎通过对番茄2600多万个变异位点与33种风味决定物质的关联分析,研究者们发现了控制风味的50个基因位点,并确定了10个关键基因位点。

  ◎通过对人工嫁接和克隆基因组等方式,可将拥有更好风味的基因集中在一个番茄上,形成风味更好的品种。