学者在黄瓜苦味合成、调控及驯化的分子机理方面取得进展

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栽培黄瓜是由印度野生黄瓜长期驯化而成，但是其果实苦味性状的驯化并不完全，黄瓜果实在干旱、低温等逆境条件下易变苦，严重影响其品质。因此，解析黄瓜苦味形成的分子机制，培育不受环境影响的无苦味黄瓜品种，是改善黄瓜品质的关键。

　　中国农业科学院蔬菜花卉研究所研究员、深圳农业基因组研究所副所长黄三文博士带领的课题组发现了在黄瓜6号染色体存在一个由5个基因组成的基因簇可能参与苦味物质葫芦素的合成（Nature Genetics 2009, 41, 1275-1281），进而又通过黄瓜变异组图谱发现了控制果实苦味的Bt基因位点具有驯化选择的痕迹（Nature Genetics 2013, 45, 1510-1515）。在此基础上，课题组通过对基因组信息进行深入分析并结合分子生物学和生物化学等多种研究手段，揭示了9个酶基因参与葫芦素生物合成的代谢路径，并阐明了其中4个酶的生物化学功能；发现了这9个基因由两个“主开关”基因（Bl和Bt）直接调控，其中Bl控制叶片苦味，Bt控制果实苦味；Bt在驯化过程中受到选择，是黄瓜最重要的驯化基因（Science 2014, 346, 1084-1088）。更重要的是，研究发现Bt基因启动子的一个突变使该基因在逆境中不表达，从而可彻底避免苦味对黄瓜品质的影响。基于这一发现，育种家们有望制定分子育种方案培育新型黄瓜品种，即通过精确调节果实和叶片中Bt和Bl的表达模式，以使黄瓜果实中不积累苦味物质，提高黄瓜的食用品质；同时提高叶片中的葫芦素含量用于抵御害虫的侵害，减少农药的使用。这项基础研究有望解决长期影响黄瓜生产的一个重大应用问题，是蔬菜基因组研究可以直接用于品种改良的范例。

　　以上研究得到了国家杰出青年科学基金项目(31225025)和其它国家自然科学基金项目（31272161, 31322047, 31101550）、科技部973和863计划的资助。