炎熱夏日里，把一顆紅潤(rùn)飽滿的番茄浸入井水里，冰鎮(zhèn)數(shù)約分鐘后，咔嚓一口咬下去，肥厚沙軟的口感滑動(dòng)在唇齒間，酸酸甜甜的汁水潤(rùn)過(guò)喉嚨……
你回憶里童年的夏天，是不是有著一股濃濃“番茄味兒”？但如今，番茄似乎再?zèng)]有了“小時(shí)候的味道”。又大又紅的高顏值下，卻好似藏著一顆“硬心腸”。為了方便采后物流運(yùn)輸減少損耗，現(xiàn)代育種往往以犧牲果實(shí)品質(zhì)為代價(jià)，丟失了許多傳統(tǒng)的優(yōu)良性狀，如風(fēng)味、芳香和營(yíng)養(yǎng)等。
用不平凡的堅(jiān)持和行動(dòng)尋找最平凡的“國(guó)民味道”！
浙江大學(xué)果實(shí)品質(zhì)生物學(xué)團(tuán)隊(duì)，是國(guó)內(nèi)最早開始果實(shí)品質(zhì)研究的團(tuán)隊(duì)，在張上隆教授的開啟下，經(jīng)陳昆松教授的繼承與拓展，從上世紀(jì)90年代開始至今，團(tuán)隊(duì)一直致力于探尋延長(zhǎng)果實(shí)貨架生命，且能改善果實(shí)品質(zhì)的良好方法，
團(tuán)隊(duì)研究基于大數(shù)據(jù)分析平臺(tái)，充分發(fā)揮多組學(xué)聯(lián)合分析的優(yōu)勢(shì)，獲得主效調(diào)控果實(shí)質(zhì)地且不影響成熟進(jìn)程的靶標(biāo)基因，利用定向編輯技術(shù)獲得高品質(zhì)耐貯運(yùn)新種質(zhì)；創(chuàng)制適應(yīng)采后低溫等物流環(huán)境且維持良好芳香品質(zhì)的新種質(zhì)材料；創(chuàng)制高營(yíng)養(yǎng)價(jià)值新種質(zhì)材料；真真切切把論文寫在祖國(guó)大地上，為“能吃到”并且“能吃好”不斷耕耘前行。
讓“番茄味兒”不被“偷走”
番茄，又稱西紅柿，起源于南美洲的安第斯山地帶，大約在明朝傳入我國(guó)。它適應(yīng)性廣、產(chǎn)量高、風(fēng)味獨(dú)特，富含碳水化合物、類胡蘿卜素、維生素、有機(jī)酸、膳食纖維、礦物質(zhì)等豐富的營(yíng)養(yǎng)成分，又具有生食、烹飪、加工番茄醬、番茄汁等多種食用方式，是全球栽培最為普遍的果菜之一。
我國(guó)的番茄以鮮食和烹飪?yōu)橹?，更加注重風(fēng)味品質(zhì)。根據(jù)糧農(nóng)組織統(tǒng)計(jì)，2019年中國(guó)番茄產(chǎn)量為6276萬(wàn)噸，是全球最大的番茄生產(chǎn)國(guó)。作為國(guó)人飯桌上的寵兒，番茄果實(shí)的好吃與否，關(guān)乎著萬(wàn)家燈火日暮黃昏晚飯時(shí)極其重要的味蕾體驗(yàn)。
眾所周知，番茄果實(shí)成熟會(huì)就會(huì)迅速軟化，其軟化速度直接影響貯藏物流和貨架壽命?，F(xiàn)代產(chǎn)業(yè)鏈中，果農(nóng)往往會(huì)提早采收，一般在其綠熟階段進(jìn)行采摘，貨架前再催熟；或者通過(guò)與成熟突變體進(jìn)行雜交，創(chuàng)制長(zhǎng)貨架新品種。這些策略都是通過(guò)降低乙烯生物合成，進(jìn)而延緩果實(shí)成熟，延長(zhǎng)貨架期，但通常帶來(lái)的后果是果實(shí)成熟進(jìn)程受到抑制，果實(shí)風(fēng)味和營(yíng)養(yǎng)丟失。
果實(shí)軟化是一個(gè)復(fù)雜的初生細(xì)胞壁水解膨脹過(guò)程，包括果膠的水解及溶解，半纖維素和纖維素的解聚等。近30年來(lái)，學(xué)界展開了集中于初生細(xì)胞壁降解酶及相應(yīng)編碼基因的研究，目前只有一個(gè)果膠裂解酶基因（PL）敲除后可以獲得高硬度番茄。轉(zhuǎn)錄因子可通過(guò)識(shí)別順式元件調(diào)控下游結(jié)構(gòu)基因，RIN、CNR等轉(zhuǎn)錄因子的突變可維持果實(shí)硬度，但果實(shí)的成熟也被抑制，導(dǎo)致果實(shí)風(fēng)味和營(yíng)養(yǎng)價(jià)值下降。因此，尋找獨(dú)立于乙烯系統(tǒng)的關(guān)鍵調(diào)控子，使其既可以提高果實(shí)貯運(yùn)性和貨架期，又保證果實(shí)品質(zhì)，成了研究重點(diǎn)。
近期，陳昆松教授與美國(guó)康奈爾大學(xué)BTI（Boyce Thompson Institute）Jim Giovannoni院士合作，通過(guò)大數(shù)據(jù)分析，挖掘了一個(gè)新型轉(zhuǎn)錄因子SlLOB1。研究表明SlLOB1可以轉(zhuǎn)錄調(diào)控下游一系列細(xì)胞壁降解酶、細(xì)胞壁修飾酶和細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)蛋白編碼基因。基因功能驗(yàn)證顯示，沉默SlLOB1可延緩果實(shí)軟化進(jìn)程，紅果期的硬度為對(duì)照果實(shí)的2倍多；同時(shí)不影響果實(shí)正常成熟和軟化，番茄紅素增加了60%；過(guò)表達(dá)SlLOB1，可激活下游細(xì)胞壁基因表達(dá)，促進(jìn)果實(shí)提早軟化。
SlLOB1沉默果實(shí)綠果期沒有差異（左上）轉(zhuǎn)色和紅果期果肉膠質(zhì)不溶解且果實(shí)積累更多番茄紅素（左下）；SlLOB1沉默果實(shí)呈現(xiàn)Cnr-like質(zhì)地特征直接漂浮水面（右）
不同于以往鑒定的成熟軟化調(diào)控因子，SlLOB1可以調(diào)控果實(shí)軟化且不依賴乙烯，并可以促進(jìn)果實(shí)中番茄紅素積累，是一個(gè)調(diào)控果實(shí)成熟軟化的全新通路，在既保證貨架生命的同時(shí)，又不影響番茄本身的風(fēng)味，讓“番茄味兒”不被“偷走”。
讓“番茄味兒”更加濃郁
當(dāng)然，酸酸甜甜并不是“番茄味兒”的全部。人們?cè)谄穱L食物時(shí)體會(huì)到的“味道”，其實(shí)是味覺、嗅覺與其他感官的綜合體驗(yàn)。在這中間，嗅覺的感知尤為重要，果實(shí)的芳香扮演了決定性的角色。當(dāng)你咬上一口晶瑩剔透的番茄細(xì)品之時(shí)，多種揮發(fā)性成分飄入鼻腔，激活了嗅覺，這些感受加在一起，構(gòu)成了完整的“番茄味兒”。
相對(duì)于蔗糖、葡萄糖、果糖、蘋果酸、檸檬酸等幾種數(shù)量有限的風(fēng)味物質(zhì)，影響“番茄味”的揮發(fā)性化學(xué)物質(zhì)則非常復(fù)雜?？茖W(xué)家們從番茄果實(shí)中鑒別出了超400種的揮發(fā)性化合物，主要來(lái)自于脂肪酸、氨基酸和類胡蘿卜素等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的代謝。通過(guò)結(jié)合消費(fèi)者的感官評(píng)價(jià)和氣相色譜檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)了“番茄果實(shí)味道的配方”，主要包括己烯醛、β-紫羅酮和β-大馬酮等近30種芳香物質(zhì)。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)：這些重要的芳香物質(zhì)在現(xiàn)代商業(yè)品種中的含量顯著普遍低于古老品種。這意味著人類在長(zhǎng)期的育種過(guò)程中，過(guò)于關(guān)注番茄的外觀、產(chǎn)量和抗性等性狀，導(dǎo)致了控制果實(shí)風(fēng)味品質(zhì)的某些基因位點(diǎn)丟失，由此使得番茄果實(shí)的風(fēng)味變差。
團(tuán)隊(duì)成員張波教授采用基因組關(guān)聯(lián)分析的策略，揭示了調(diào)控番茄果實(shí)脂肪酸代謝途徑芳香物質(zhì)合成的新基因SlLIP8，采用基因編輯方式敲除該基因，顯著減少了短鏈芳香物質(zhì)的含量。此外，團(tuán)隊(duì)還發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)錄因子RIN具有調(diào)控果實(shí)芳香物質(zhì)生物合成的功能。這些研究都為今后番茄果實(shí)的風(fēng)味改良工作提供了新思路。
除了遺傳育種和果實(shí)的發(fā)育成熟，采后貯藏物流也是影響果實(shí)風(fēng)味的重要因素。低溫貯藏物流是常用的采后措施，果實(shí)品質(zhì)生物學(xué)團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)過(guò)于追求貯藏壽命的操作，顯著抑制了番茄果實(shí)重要芳香物質(zhì)的含量，導(dǎo)致了番茄果實(shí)風(fēng)味的喪失。團(tuán)隊(duì)與美國(guó)佛羅里達(dá)大學(xué)Harry Klee院士合作研究發(fā)現(xiàn)，DNA甲基化等表觀遺傳學(xué)參與了采后低溫貯藏物流對(duì)于番茄果實(shí)風(fēng)味的調(diào)控。采后低溫對(duì)于風(fēng)味品質(zhì)的不利影響，在番茄、桃和柑橘等果實(shí)中都有發(fā)現(xiàn)，這些研究結(jié)果為指導(dǎo)采后供應(yīng)鏈環(huán)境因子的精準(zhǔn)控制技術(shù)研發(fā)提供了參考依據(jù)。
守護(hù)“國(guó)民味道”與健康之門
一顆平凡的小小的番茄，其實(shí)背后承載的是一個(gè)團(tuán)隊(duì)二十多年大大的堅(jiān)守。
1997年，浙江大學(xué)與中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)共同承擔(dān)了國(guó)家自然科學(xué)基金委園藝學(xué)領(lǐng)域的第一個(gè)重點(diǎn)項(xiàng)目“柑桔果實(shí)品質(zhì)形成規(guī)律研究”，為我國(guó)開啟果實(shí)品質(zhì)生物學(xué)研究奠定了最初的基礎(chǔ)。
20多年來(lái)，團(tuán)隊(duì)成員由最初的2人，發(fā)展到了目前的10余人，篳路藍(lán)縷，一路風(fēng)雨同行，團(tuán)隊(duì)成員多人先后入選國(guó)家各類人才培養(yǎng)計(jì)劃?，F(xiàn)在，還創(chuàng)新組成了浙江大學(xué)首個(gè)海外學(xué)術(shù)大師工作室，匯聚了一批發(fā)達(dá)國(guó)家的院士等頂尖人才。園藝植物的芳香、質(zhì)地和營(yíng)養(yǎng)等品質(zhì)形成與代謝調(diào)控研究成為了他們的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，團(tuán)隊(duì)也以第一單位獲得國(guó)家科技進(jìn)步獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)1項(xiàng)和省部科技獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)5項(xiàng)。
團(tuán)隊(duì)成員還參與了本領(lǐng)域國(guó)家科技戰(zhàn)略研究和發(fā)展規(guī)劃，向后主持承擔(dān)了國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目、“863”計(jì)劃項(xiàng)目、國(guó)家支撐計(jì)劃項(xiàng)目、國(guó)家公益性行業(yè)專項(xiàng)項(xiàng)目、國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目等，積極對(duì)接國(guó)家需求，瞄準(zhǔn)國(guó)家大食物安全觀新戰(zhàn)略，以高品質(zhì)和多元化食物安全供給為己任，服務(wù)國(guó)家鄉(xiāng)村振興和健康中國(guó)戰(zhàn)略。
當(dāng)然，從番茄開始，也不囿于番茄。社會(huì)經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展，人們健康意識(shí)日益增強(qiáng)；其中，富含天然產(chǎn)物的果蔬成為了健康追求的“寵兒”。由于番茄特殊性，使它可以成為一個(gè)良好的“生物反應(yīng)培養(yǎng)皿”和實(shí)驗(yàn)對(duì)象。團(tuán)隊(duì)成員李鮮教授正在展開在番茄果實(shí)中富集楊梅素的探索，將楊梅素合成通路搬進(jìn)番茄果實(shí)，為開發(fā)富含楊梅素的果蔬產(chǎn)品提供了依據(jù)。要知道楊梅素具有抗氧化、消炎、抗癌、預(yù)防糖尿病和心血管疾病等藥理活性，需要楊梅樹皮中分離提取，但它在膳食果蔬中的含量非常低，甚至不在可檢測(cè)水平。這些研究都在為國(guó)民健康提供更多更新的思路，并推動(dòng)全國(guó)園藝產(chǎn)業(yè)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，
從春種到秋收，從田間到餐桌，陳昆松教授團(tuán)隊(duì)在果實(shí)品質(zhì)形成與性狀改良、采后貯藏物流、營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)與消費(fèi)指導(dǎo)等方面“精耕細(xì)作”多年，守護(hù)著味蕾的美好體驗(yàn)。
（楊金）
