西紅柿的奧秘，西紅柿為什么是全世界最受歡迎的蔬菜？

西紅柿（也稱為西紅柿、柿子、狼桃、李子和金桔）是世界上最常見的水果和蔬菜之一。中國每年生產(chǎn)約450萬噸西紅柿，美國每年生產(chǎn)超過1500萬噸，英國西紅柿的市場價值為每年6.25億英鎊。

破解番茄基因組

西紅柿來自秘魯和墨西哥，最初是一種生長在森林中的野生漿果。很久很久以前，當?shù)厝苏J為西紅柿是有毒的水果，稱之為狼桃，認為吃西紅柿會導致腫塊和腫瘤。16世紀，一位來自英國的貴族前往南美，帶回了這種水果。從那時起，西紅柿在歐洲傳播開來，但它們只用于觀賞目的，沒有人敢吃它們。

在17世紀，一位法國畫家在描繪西紅柿時既餓又渴，他的工作室里沒有解渴劑。他大膽地拿起一個西紅柿咬了一口，卻發(fā)現(xiàn)這是一個又甜又酸又美味的水果。在靜靜地等待了一段時間后，畫家沒有表現(xiàn)出任何中毒的跡象。他甚至吃了幾個，發(fā)現(xiàn)西紅柿不僅有獨特的味道，而且比普通水果有更多的果汁，可以產(chǎn)生液體和解渴。因此，西紅柿作為一種水果和蔬菜已經(jīng)傳播開來。

現(xiàn)在，研究人員已經(jīng)破譯了西紅柿的基因組，通過分析基因組，他們希望解開這種水果和蔬菜的產(chǎn)量、味道、顏色和形狀的謎團。

來自美國、英國、中國、阿根廷、比利時、法國、德國、印度、以色列、意大利等14個國家的300多名科學家，經(jīng)過多年的努力，首次對普通栽培番茄的基因組進行了測序。這次測序的番茄品種是亨氏1706。與此同時，美國冷泉港實驗室的研究人員也完成了野生型番茄的基因組測序。

番茄的基因組測序顯示，它們有大約35000個基因和12條染色體。美國科學家認為，這項研究幾乎捕捉到了與西紅柿各種特征相關(guān)的所有基因，包括味道、天然抗蟲性和營養(yǎng)成分。對番茄基因組序列的分析將有助于農(nóng)業(yè)研究人員和生產(chǎn)商在未來培育出人們喜愛的番茄，這些番茄具有更好的口感和營養(yǎng)，如更甜、更多的番茄紅素。另一方面，番茄基因組也有助于降低番茄種植成本，增強番茄抵抗病蟲害、干旱和流行病的能力，從而提高番茄產(chǎn)量。

現(xiàn)在，研究人員對番茄基因組的初步分析發(fā)現(xiàn)，番茄基因組在大約60萬年前突然擴大，但大多數(shù)基因隨后消失了。參與膨脹過程的一些基因也參與控制西紅柿的生長和成熟。這種基因組的擴大和消失也有助于研究人員更深入地研究為什么一些作物可以改良，而另一些作物則不能，從而有助于擴大未來可以改良的作物類型。如今，研究人員已經(jīng)對水稻、大麥、玉米、高粱、土豆、大豆、草莓、黃瓜、西瓜、葡萄和棉花等作物的基因組進行了測序，未來他們還可以確定這些作物是否可以改良。

由于不同國家的研究人員在番茄基因組測序方面的分工和合作，不同國家研究人員完成的任務不同。英國科學家負責番茄4號染色體的測序，他們完成的測序被認為是世界上高質(zhì)量的標準染色體序列。由于番茄屬于茄科，英國研究人員完成的番茄4號染色體序列也將為確認番茄茄科親緣關(guān)系提供標準參考，如土豆、辣椒、茄子和矮牽牛。就經(jīng)濟價值和產(chǎn)量而言，茄科植物是世界上最重要的蔬菜科。

為什么番茄的味道變淡了？

如今，無論是在國內(nèi)還是國外，消費者都覺得西紅柿的味道不像以前那么美味和甜了，也就是說，西紅柿的味道少了。有人將原因歸結(jié)為轉(zhuǎn)基因番茄，因為早在1994年，美國就開發(fā)了厚皮轉(zhuǎn)基因番茄進行保鮮，后來又推出了耐鹽轉(zhuǎn)基因番茄、抗旱轉(zhuǎn)基因番茄、抗凍轉(zhuǎn)基因番茄等產(chǎn)品。

然而，消費者報告的不是轉(zhuǎn)基因西紅柿，而是以傳統(tǒng)方式種植的西紅柿。這是為什么？根據(jù)破譯的番茄基因組，研究人員認為他們已經(jīng)找到了原因，這是控制番茄味道的基因突變。如今，西紅柿變得越來越美麗和充滿活力。也許這些西紅柿不如那些藍色頂部的西紅柿美味，因為它們的含糖量更高，這是由特定基因控制的。

加州大學戴維斯分校的Ann Powell領(lǐng)導的研究小組發(fā)現(xiàn)，野生番茄和人工栽培番茄的顏色存在顯著差異，前者的頂部呈深綠色，后者則沒有。因此，他們使用剛剛發(fā)布的番茄基因組來研究野生番茄和人工栽培番茄之間的差異。他們將野生番茄與人工栽培的番茄雜交，并在番茄的10號染色體上鑒定出一種名為SlGLK2的基因。該基因是一種轉(zhuǎn)錄物，可以控制其他基因何時何地開啟或關(guān)閉。

研究人員發(fā)現(xiàn)，SlGLK2基因可以增加野生番茄葉綠體的形成。葉綠體是植物細胞進行光合作用的場所。葉綠體通過自身的葉綠素捕獲植物生長所需的陽光。由于野生番茄中葉綠體的豐富，它們的顏色更綠。此外，葉綠體利用它們捕獲的光能將二氧化碳和水轉(zhuǎn)化為糖。因此，野生番茄比人工栽培的番茄含糖量更高。

隨后，Powell等人分析了美國超市銷售的12種人工栽培番茄品種，其中一些來自亞洲，一些來自歐洲。奇怪的是，其中的SlGLK2基因發(fā)生了變化。通過分析基因序列，Powell等人發(fā)現(xiàn)了原因，即一個堿基序列發(fā)生了變化。研究人員分析了一個基因的堿基序列，發(fā)現(xiàn)應該由7個腺嘌呤（a）殘基組成的片段只剩下6個腺嘌呤殘基。這種單一遺傳密碼的錯誤導致SlGLK2基因的突變和失活。

帶有SlGLK2基因的番茄不僅有更多的葉綠體，導致頂部變綠，而且果實中的糖含量也更高。然而，如果SlGLK2基因突變并失活，它們的葉綠體更少，糖含量更低?；谶@一推理，研究人員將SlGLK2基因的完整拷貝嵌入番茄中，結(jié)果，番茄成熟后葡萄糖和果糖的總量增加了40%。同時，帶有正常SlGLK2基因的番茄也顯示出番茄紅素含量的顯著增加，番茄紅素是一種有益于人類健康的抗氧化劑。Powell等人認為，番茄中較高的糖含量會使它們更美味，根本原因是SlGLK2基因在起作用。

西紅柿美味又營養(yǎng)的其他原因

盡管美國研究人員提出，SlGLK2基因的失活對于西紅柿保持其原始風味至關(guān)重要，但其他研究人員對此表示懷疑。因為即使基因決定了番茄的味道，也可能有多個基因在起作用。因此，需要對番茄的12條染色體和35000個基因進行全面的研究和分析，以確定哪些基因在發(fā)揮作用，而目前發(fā)表的番茄基因組只提供了廣泛的信息。

另一方面，包括西紅柿在內(nèi)的許多作物的味道不僅與基因有關(guān)，還與土壤、陽光、降雨、種植時間以及收獲、采摘、儲存和運輸?shù)臅r間和方法等許多因素有關(guān)。美國俄亥俄州立大學番茄遺傳學家大衛(wèi)·弗朗西斯認為，在大多數(shù)地方，番茄在早期收獲時還是綠色的，然后儲存和運輸，在此期間番茄逐漸變紅。因此，番茄的味道與這種收獲和儲存方法有關(guān)。

在儲存和運輸過程中，可以從幾天到幾十天不等，西紅柿也會經(jīng)歷一個成熟過程，這會影響淀粉轉(zhuǎn)化為糖。同時，番茄果實中約80%的糖來自葉子，后來從葉子轉(zhuǎn)移到果實中。此外，不同的種植方式也可能影響西紅柿的味道。例如，野生番茄和溫室番茄的味道不同。

除了西紅柿的味道，決定其價值的更重要因素是它們的營養(yǎng)。西紅柿富含維生素A、C、B1、B2、類胡蘿卜素以及鈣、磷、鉀、鎂、鐵、鋅、銅和碘等多種元素。它們還含有蛋白質(zhì)、糖、有機酸、纖維和番茄紅素。番茄紅素的作用最近受到了足夠的重視，因為這種物質(zhì)可以對抗人體內(nèi)的自由基，在皮膚表面形成天然屏障，有效防止外部紫外線和輻射對皮膚的損傷，促進血液中膠原蛋白和彈性蛋白的結(jié)合，使皮膚充滿彈性。同時，番茄紅素還具有去除斑點和色素的作用。此外，西紅柿中的蘋果酸、檸檬酸和糖等物質(zhì)不僅為人類提供各種營養(yǎng)，還有助于食物消化。每天吃50-100克新鮮西紅柿可以滿足身體對各種維生素和礦物質(zhì)的需求。

如今，人們傾向于根據(jù)西紅柿的圓形、無裂縫、無蟲咬、成熟度適中、酸甜可口、肉質(zhì)厚實來評價西紅柿，因為這些西紅柿不僅味道好，而且營養(yǎng)價值高。然而，在番茄基因組測序完成后，研究人員可能會逐漸確認其35000個基因中決定番茄各種營養(yǎng)成分、風味、形狀和顏色的功能基因，從而培育出更受消費者歡迎、更有味道、更有營養(yǎng)的番茄。