辛辣食物在世界各地都很受欢迎,但使食物尝起来“辣”的活性成分——辣椒素,是一组化学化合物,除了使食物味道鲜美之外,还具有其他有用的特性。然而,制造它们的植物(辣椒科,或辣椒属)很小,产量相对较低。今天发表在《植物科学趋势》杂志上的一篇新论文提出了一种替代方案:改造番茄植物以产生辣椒素。如果一切顺利,总有一天,你可以享用辣番茄,甚至可以用从番茄中提取的辣椒素来治疗。 这篇论文由巴西维索萨联邦大学的一个研究小组撰写,以最近的研究为基础,该研究表明番茄具有产生辣椒素所需的所有遗传信息。“我们知道所有基因都存在,但在番茄中它们却沉默了,”研究作者 Agustin Zsӧgӧn 说。他的论文提出了一种使用基因编辑技术激活番茄中基因机制的方法,该机制告诉番茄如何产生辣椒素,将番茄转变为一个“生物工厂”,可以生产比目前能够种植的更多的化学物质,同时也是一种辛辣的小吃。 番茄和辣椒一样具有辣椒素基因通路,因为这两种南美植物是近亲。“在我们的实验室里,我们对这两个物种都进行了研究,”Zsӧgӧn 说。去年,他的团队利用基因编辑技术在短短几代内“驯化”了一种野生番茄,改造后的番茄株比野生番茄结出的果实更大、产量更高。我们今天吃的农作物就是通过这种过程得到的——早期的农民种植每一代产量最高的植物的后代,使它们的基因得以存活。CRISPR-Cas9 只是一条捷径。 Zsӧgӧn 和他的团队提出,辣番茄可能是“辣味作物的迷人故事的下一步”。但该团队还有几大步要走。他说,生产辣椒素的基因途径“非常复杂”。开启这些途径并不是一件简单的事情。 辣番茄肯定具有新颖的烹饪意义,但更重要的是,它们可以充当辣椒素的生物工厂。这些化合物(最著名的是辣椒素,但辣椒中天然存在的五种化合物)具有医疗用途。它们在癌症治疗、抗炎和止痛药,甚至胡椒喷雾等工业应用中都占有一席之地。 为什么不多种植辣椒呢?研究人员在论文中写道,与辣椒属植物的远亲土豆、西红柿和烟草不同,辣椒属植物“以劳动密集和难以种植而闻名”。他们认为,辣西红柿可以产生更多的这种化合物。 然而,并非所有人都同意这一观点。佐治亚大学的植物遗传学家和分子生物学家 Esther van der Knaap 指出,辣椒团队的品种繁多。“番茄的生产已经非常优化,”她承认——但与辣椒不同,驯化番茄并不是一种多样性极高的作物。Van der Knaap 表示,辣椒更容易针对不同的生长条件进行优化。“我认为大自然已经提供了特定的生物工厂,”她说。 加州大学戴维斯分校植物遗传学研究员艾伦·范·迪恩泽 (Allen Van Deynze) 赞同范·德·纳普的批评。他说,辣椒是“一个巨大而高效的辣椒素工厂”,而西红柿耗水量更大,而且由于质地柔软,在物理上更难处理。他希望看到西红柿生物工厂的研究人员将目标转向更难培养的化合物。例如,他说,他们可以操纵西红柿中的香兰素途径(该途径与辣椒素的产生有关),并将西红柿果实用作昂贵且难以种植的豆类的生物工厂。 我们让你自己想象香草番茄的味道。至于辣番茄,实验室味觉测试可能是它第一次感受到威力的地方。“我们在实验室里做的一切,我们都是第一批尝试的人,”Zsӧgӧn 说。辣鳄梨酱来了。 |
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