让鲜食番茄既耐挤压又香甜

本文转自：科技日报

破解调控果形的“密码”

让鲜食番茄既耐挤压又香甜

图为新疆昌吉州呼图壁县陆续成熟的加工番茄。 视觉中国供图

◎本报记者 王延斌 通讯员 翟荣惠

一颗多汁爽口的鲜食番茄，为何呈现圆形而不是椭圆形？为何在运输中不抗挤压？这些问题的答案蕴含在番茄基因中。

科技日报记者日前从山东农业大学了解到，该校生命科学学院李传友教授团队通过破解加工番茄耐挤压能力强的秘密，培育出了抗挤压、适合机械采摘的鲜食番茄，使鲜食番茄兼备硬实与香甜的优点。相关研究成果发表在国际植物学期刊《自然·植物》上。

该成果发布之后，《科学》杂志同步发表评述文章。文章认为，“这项原创性的研究成果具有广阔的应用前景，将会在全世界范围内引发鲜食番茄生产方式的重大变革”。

发现主管番茄外形的基因突变位点

人们将西红柿视为美味的蔬菜，可炒熟吃或生吃。但很多人不知道超市里大批量供应的番茄酱的原料并不是鲜食番茄，而是加工番茄。

李传友对科技日报记者表示，加工番茄和鲜食番茄在种植和采收方式、外形、口感等方面有诸多不同。比如，加工番茄小、呈椭圆形、皮硬，鲜食番茄呈圆形，表皮薄而软；在口感上，加工番茄皮厚肉实，鲜食番茄则多汁爽口。

据了解，番茄起源于中美洲。早在1955年，美国番茄育种专家就培育出了椭圆形、抗挤压的品种，并将其命名为roma，即罗马番茄。

美国专家之所以能选育出椭圆形番茄，是因为他发现了一个主管番茄外形的基因突变位点。这个突变位点业内称之为“fs8.1”，位于番茄第8号染色体上。通常一个位点有不同的基因型，该位点正常的野生型等位基因写作“FS8.1”，突变型等位基因写作“fs8.1”。正是fs8.1使番茄果实形状由野生的圆形变成了椭圆形，增强了果实的耐挤压能力。该位点的育种应用实现了加工番茄从传统的人工采收到机械化生产的重大变革，也拯救了当时的加工番茄产业。

同时，fs8.1的发现也为科学家们打开了研究的新天地。经过几十年的探索，科学家们摸清了FS8.1基因的大概位置。这些初步定位，为李传友教授团队的工作奠定了基础。

不过，fs8.1究竟是如何调控番茄果形的？这个突变位点能否应用于鲜食番茄的育种，提高其耐挤压性，使其实现机械采摘？这些问题一直没有得到解答。

有望给鲜食番茄产业带来改变

在实验室里，李传友团队将两个品种的番茄进行杂交，播种了1.4万多颗种子来研究分析fs8.1在不同遗传材料中的分布，最终利用图位克隆方法分离得到FS8.1基因。

“FS8.1基因普遍存在于几乎所有野生和栽培的番茄中，主要功能是抑制子房壁细胞（后期分化为果皮的细胞）增殖，控制细胞生长。所有现代加工番茄都含有fs8.1，表明fs8.1在加工番茄育种的进程中受到了选择。”李传友说。耐人寻味的是，该优异等位基因并不存在于鲜食番茄中。

在野生型鲜食番茄中，FS8.1基因在子房壁中高表达，在中柱中低表达，所以子房在各个方向上生长均匀，从而形成圆形果实。而在突变体中，fs8.1对子房壁细胞增殖的抑制作用大大削弱，使细胞在一个方向上更快生长，果实就成为椭圆形。

令人欣喜的是，fs8.1没有影响果实成熟和果实质地，只是让番茄耐挤压能力显著增加。接下来，团队利用基因编辑技术，在两种人们日常食用的圆形番茄中敲除了FS8.1和SP（控制株型和果实成熟一致性）两个基因。结果，这些番茄开花成熟后，结出的果实也像加工番茄一样成为椭圆形。

为验证敲除FS8.1基因后番茄果实的耐挤压能力，科研人员利用机器压扁了近150个番茄，测量它们的崩裂点，结果这些番茄显示出了足够的韧劲儿。而且，实验和口感都表明，敲除FS8.1基因后番茄果实的可溶性糖含量、主要有机酸含量和番茄红素含量等主要品质性状没有受到任何影响。

目前市面上的鲜食番茄基本是提前采摘，在没有熟透时被摘下，被小心翼翼放进纸箱里，经过几天流通到市场上时，正好呈现出最鲜亮的红色。如果完全成熟时再采摘，除非就近销售，否则损果率太高，经济损失巨大。

中国番茄总产量目前居世界第一，占世界总产量的1/3以上，常年种植面积1600万亩，产值1600亿元。李传友将番茄的投入产出比与几种主要粮食和经济作物进行对比，发现番茄每亩纯收益是土豆的6倍、甘蓝的8倍、玉米的18倍。

“我们期待这种株型紧凑、果实耐压力更强、成熟一致性更高且适合机械化生产的鲜食番茄，能为这个产业带来改变。”李传友说。