本網(wǎng)訊 11月29日，從中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜花卉研究所和深圳農(nóng)業(yè)基因組研究所在京聯(lián)合舉行的新聞發(fā)布會上獲悉，由蔬菜所研究員、基因組所副所長黃三文領(lǐng)導(dǎo)的科研團隊通過歷經(jīng)5年的研究發(fā)現(xiàn)了黃瓜苦味合成、調(diào)控及馴化的分子機制。這項研究揭開了黃瓜變苦的秘密，為將來培育無苦味黃瓜新品種和開發(fā)合成抗癌藥物——苦味物質(zhì)葫蘆素邁出了關(guān)鍵一步。最新一期的國際頂級學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)（Science）》雜志以長篇幅論文的形式發(fā)表了這一研究成果。
據(jù)黃三文介紹，科研團隊在5年的時間里，先后開展了24000個黃瓜基因測序，查找到400萬個變異位點，逐個品嘗了20畝黃瓜地中的6萬株黃瓜的瓜葉、瓜藤、瓜果的味道，從1噸瓜葉中提煉出數(shù)毫克的苦味元素。通過深入挖掘基因組學(xué)數(shù)據(jù)并結(jié)合代謝組學(xué)、遺傳學(xué)、分子生物學(xué)等多種研究手段，揭示了9個基因負責(zé)苦味物質(zhì)生物合成的代謝路徑，同時發(fā)現(xiàn)這9個基因由兩個“主開關(guān)”基因（Bl和Bt）直接控制，Bl控制葉片苦味，Bt控制果實苦味。在野生黃瓜向栽培黃瓜馴化過程中，Bt基因受到選擇，導(dǎo)致無苦味黃瓜的出現(xiàn)。但這個馴化過程并不完全，黃瓜在逆境條件下生長仍然會變苦。
進一步研究發(fā)現(xiàn)，Bt啟動子區(qū)域有一個新的突變體——SNP-1601，能夠使Bt基因在逆境中不表達，可控制黃瓜不會變苦，從而徹底避免苦味對黃瓜品質(zhì)的影響。通過精確調(diào)節(jié)果實和葉片中Bt和Bl的表達模式，可以確保黃瓜果實中不積累苦味物質(zhì)，保證黃瓜的商品品質(zhì)；同時提高葉片中的葫蘆素含量用于抵御害蟲的侵害，減少農(nóng)藥的使用。育種專家們正在利用這個分子育種方案培育新型黃瓜品種。
黃瓜苦味物質(zhì)葫蘆素具有很好的藥用價值。最早在《本草綱目》中就記載富含葫蘆素的甜瓜瓜蒂具有催吐及消炎的功效。現(xiàn)代醫(yī)學(xué)研究還發(fā)現(xiàn)葫蘆素能夠抑制癌細胞的生長，可與其他抗癌藥物一塊用于癌癥治療。黃三文表示，正在與有關(guān)科研單位開展合作研究，葫蘆素的合成和調(diào)控機制一旦破解，或為將來開發(fā)合成治療癌癥的藥物打下堅實的基礎(chǔ)。
發(fā)布會上，有關(guān)專家認為，黃三文團隊綜合采用了基因組、變異組、轉(zhuǎn)錄組、分子生物學(xué)和生物化學(xué)等多種技術(shù)手段，解決了長期影響黃瓜生產(chǎn)的一個重大應(yīng)用問題，這是蔬菜基因組研究直接用于品種改良的優(yōu)秀范例，為培育超級黃瓜提供了可供選擇的育種方案。
本項成果是在中國農(nóng)科院科技創(chuàng)新工程的推動下，蔬菜所和基因組所聯(lián)合國內(nèi)外幾家單位協(xié)同創(chuàng)新的結(jié)果。研究得到了國家“973”計劃、國家杰出青年科學(xué)基金、國家“863”計劃和農(nóng)業(yè)部“948”等項目的資助，以及深圳市政府的大力支持。課題組尚軼、馬永碩、周淵和張慧敏為論文共同第一作者，黃三文研究員為通訊作者。
