学文网西红柿（又称番茄、洋柿子、狼桃、番李子、金橘）是全世界栽培最为普遍的果菜之一，中国每年的西红柿产量约为450万吨，美国每年的产量超过1500万吨，英国每年西红柿的市场价值是6.25亿英镑。
破译西红柿基因组
西红柿的老家在秘鲁和墨西哥，原先是一种生长在森林里的野生浆果。很早很早以前当地人把西红柿当作有毒的果子，称为狼桃， 认为吃了狼桃会起疙瘩和长瘤子。16世纪，英国一名贵族到南美洲旅游，带回了这种果子。此后西红柿在欧洲流传开来，但是，也只用来观赏，无人敢食用。
17世纪，一位法国的画家在描摹西红柿时又饥又渴，画室里又没有解渴之物，就大胆地拿起一个西红柿咬了一口，结果发觉这是一种又甜又酸还味道鲜美的果子。静等了一会儿，画家并没有出现中毒现象，他就连吃了好几个，发现西红柿不仅别有风味，而且果汁也比一般水果要多，能生津解渴。由此，西红柿作为一种果蔬流传开来。
现在，研究人员已经破译了西红柿的基因组，通过对基因组的分析，希望能解开这种果蔬的产量、味道、颜色和形状的奥秘。
来自美、英、中，以及阿根廷、比利时、法国、德国、印度、以色列、意大利等14个国家的300多名科学家通过多年的努力，首次对普通栽培西红柿进行了基因组测序，并在英国《自然》杂志上公布了西红柿的基因组，此次测序的西红柿品种为Heinz 1706。与此同时，美国冷泉港实验室的研究人员也完成了对野生型西红柿的基因组测序。
对西红柿的基因组测序发现，西红柿共有约35000个基因，12条染色体。美国科学家认为这次研究几乎捕获了有关西红柿各种特性，包括味道、天然抗虫性，以及营养成分等的所有基因。对西红柿基因组序列的分析有助于农业研究人员和生产者在今后培育人们喜爱的有更好口味和营养，如更甜和有更多番茄红素的西红柿。另一方面，西红柿基因组也有助于降低西红柿栽培的成本，增进西红柿抗御病虫害、抗干旱和抗瘟***等的能力，从而提高西红柿的产量。
现在，研究人员对西红柿基因组的初步分析发现，西红柿基因组在大约60万年前突然扩大，但大多数基因随后消失。其中一些参与扩展过程的基因也参与了控制西红柿生长和成熟的过程。这种基因组的扩大与消失也有助于研究者更深入地研究为什么有些作物可以被改良，但另外一些作物不可以被改良，从而在未来帮助人们扩展可以被改良的作物种类。今天，研究人员已经对水稻、大麦、玉米、高粱、马铃薯、大豆、草莓、黄瓜、西瓜、葡萄和棉花等作物进行了基因组测序，未来也可以确定这些作物是否可以改良。
由于西红柿基因组测序是不同国家的研究人员既分工又合作完成的，因此不同国家的研究人员完成的任务不一样。英国的科学家承担的是对西红柿4号染色体的测序，他们完成的测序被视为世界上高质量的标准染色体序列。由于西红柿是茄科家族的成员之一，因此，英国研究人员完成的西红柿4号染色体序列也将对确认西红柿茄科亲属，如土豆、辣椒、茄子和矮牵牛等提供标准参考。从经济价值和产量来看，茄科家族是世界上最重要的蔬菜家族。
西红柿味为何越来越少？
现在，无论在中国还是国外，消费者都觉得，现在的西红柿味道不如以前鲜美和酸甜，也就是西红柿味少了。有的人把原因归咎于转基因西红柿，因为，早在1994年，美国就研究出了皮厚保鲜的转基因西红柿，后来陆续又有抗盐转基因西红柿、抗干旱转基因西红柿和抗霜冻转基因西红柿等产品问世。
但是，消费者反映的并非是转基因西红柿，而是一般的以传统方式栽培的西红柿，这是为什么呢？根据破译的西红柿基因组，研究人员认为他们找到了原因，这就是控制西红柿味道的基因发生了突变。现在的西红柿越来越漂亮，越来越艳丽，或许这样的西红柿还不如顶部有青色的西红柿的味道更鲜美，因为后者的含糖量更多，而这就是由一种特定基因控制的。
美国加利福尼亚大学戴维斯分校的安·鲍威尔研究小组发现，野生西红柿和人工栽培的西红柿在颜色上有显著不同，前者有深绿色的顶部，而后者没有。于是，他们利用刚刚公布的西红柿基因组来追寻野生西红柿与人工栽培西红柿的不同。他们把野生西红柿与人工栽培西红柿进行杂交，在西红柿的10号染色体上确定了一个基因，称为SlGLK2。这个基因是一个转录子，它能够控制其他基因在何时和何地开启或关闭。
研究人员发现，在野生西红柿中，SlGLK2基因能增加叶绿体的形成。叶绿体是植物细胞中进行光合作用的部位。叶绿体通过自身的叶绿素来捕获植物生长所需的阳光。由于野生西红柿的叶绿体更多，使得野生西红柿的颜色更绿。而且，叶绿体用它们捕获的光能将二氧化碳和水转化为糖。所以，野生西红柿的糖分比人工栽培的西红柿多一些。
随后，鲍威尔等人又分析了在美国超市中销售的12个人工栽培的西红柿品种，这些西红柿有的来自亚洲，有的来自欧洲。奇怪的是，它们当中的SlGLK2基因都发生了变化。通过分析基因序列，鲍威尔等人找到了原因，原来有一个碱基序列发生了变化。研究人员对一段基因的碱基序列分析，发现本应由7个腺嘌呤（A）构成的片段只剩下了6个腺嘌呤。这一单个遗传密码的出错便造成了SlGLK2基因的突变和失活。
具有SlGLK2基因的西红柿不仅叶绿体多，因而顶部有绿色，而且果实的糖含量较多。但是，如果SlGLK2基因突变和失活，则它们的叶绿体较少，糖分也较低。根据这种推理，研究人员向西红柿嵌入一个完整的SlGLK2基因拷贝，结果西红柿成熟后，其中的葡萄糖及果糖总量增加了40%。同时，用正常的SlGLK2基因生产出的西红柿中的番茄红素含量也显著增加，番茄红素是对人体健康有益的一种抗氧化剂。鲍威尔等人相信，西红柿中更高的糖含量会让西红柿更美味可口，根本原因也就在于SlGLK2基因在起作用。
西红柿美味和营养的其他原因
尽管美国研究人员提出SlGLK2基因的失活与否是西红柿保持原汁原味的关键，但是，也有其他研究人员表示怀疑。因为，即便是基因决定着西红柿的味道，也可能不只一种基因在起作用，因此，需要对西红柿的12条染色体、35000个基因进行全面研究和分析之后才能确定到底是哪些基因在起作用，而目前公布的西红柿基因组只提供了一个宽泛的信息。
另一方面，包括西红柿在内的很多作物的产品的味道不只是与基因有关，而且与栽培的土壤、日照、降雨、种植的时间等许多因素有关，同时与收获、采摘和贮存运输的时间和方式有关。美国俄亥俄州立大学西红柿遗传学家大卫·弗朗西斯认为，大多数地方的西红柿采摘都有一个时间提前量，即在西红柿还是青涩的时候就采摘，然后贮存、运输，在这个过程中西红柿才会慢慢变红。所以，西红柿的口味与这种采摘贮存方式有关。
在少则几天，多则几十天的贮存和运输的过程中，西红柿还有一个成熟过程，这会影响淀粉向糖的转化。同时，西红柿果实中的糖约80%来自于叶子，是在后来才从叶子转移到果实中的。另外，栽培模式的不同也可能影响西红柿的味道。例如，在野外种植的西红柿和在温室大棚里栽种的西红柿味道就有不同。
除了西红柿的味道外，决定西红柿价值的更重要因素还是它的营养。西红柿富含维生素A、C、B1、B2、胡萝卜素和钙、磷、钾、镁、铁、锌、铜和碘等多种元素，还含有蛋白质、糖类、有机酸、纤维素和番茄红素。而番茄红素的作用最近得到了充分重视，因为这种物质可以对抗人体内的自由基，在肌肤表层形成一道天然屏障，有效阻止外界紫外线、辐射对肌肤的伤害，并可促进血液中胶原蛋白和弹性蛋白的结合，使肌肤充满弹性，同时番茄红素还有祛斑、祛色素的功效。另外，西红柿中的苹果酸、柠檬酸和糖类等物质既为人提供多种营养，也有助于人对食物的消化。一个人每天食用50克～100克新鲜西红柿就可满足人体对多种维生素和矿物质的需求。
今天，人们在评价西红柿时会以果形周正、无裂口、无虫咬、成熟适度、酸甜适口、肉肥厚者为最好，因为这样的西红柿不仅口味好，而且营养价值高。不过，当西红柿基因组测序完成后，研究人员可能会在其35000个基因中逐步确认决定西红柿各种营养素、口味、形状和颜色等的功能基因，从而培植出为消费者更喜爱、口味更好和更有营养的西红柿。
转载请注明出处学文网 » 西红柿基因与西红柿的奥秘