幾乎每個人都同意大多數商店買的西紅柿味道不大。現在，農業(yè)研究服務(ARS)和博伊斯湯普森研究所(BTI)的科學家們可能已經在Nature Genetics上發(fā)表的一篇論文中突出了解決方案。

分子生物學家James Giovannoni與位于紐約伊薩卡的ARS植物，土壤和營養(yǎng)研究實驗室以及BTI生物信息學科學家張俊飛完成了栽培番茄及其野生近緣種的泛基因組構建，繪制了近5,000個以前未記載的基因。

基因組是生物體基因及其功能的生物圖譜。但是基因組通常是單一品種，然后作為其他物種的參考基因組。該泛基因組包括來自725種不同栽培和密切相關的野生番茄的所有基因，其揭示了原始參考基因組中不存在的4,873個基因。

雖然栽培番茄具有廣泛的物理和代謝變異，但在其馴化和繁殖過程中存在幾個嚴重的瓶頸。這意味著今天的西紅柿具有狹窄的遺傳基礎。泛基因組有助于確定超出參考的其他基因可用于作物育種和改良。

在現代，育種者主要關注產量，保質期，抗病性和抗逆性等特性，這些特性對種植者來說具有經濟重要性。西紅柿是最常吃的蔬菜之一 - 盡管它們實際上是植物性水果 - 全球年產量為1.82億噸，價值超過600億美元。

2017年美國新鮮西紅柿的人均番茄消費量為20.3磅，另外還有每人食用73.3磅加工西紅柿。在土豆之后，西紅柿是美國消費量第二大的蔬菜。

“構建這種泛基因組最重要的發(fā)現之一是標記為TomLoxC的罕見基因，其DNA基因啟動子的版本大不相同。該基因通過催化多種脂質的生物合成來影響果實的味道(脂肪) - 涉及的揮發(fā)物 - 易于蒸發(fā)并有助于香氣的化合物，“Giovannoni解釋說。

此外，研究人員還發(fā)現了TomLoxC的新角色。它還有助于生產一組類胡蘿卜素 - 來自類胡蘿卜素的有機化學物質，包括維生素A前體 - 可作為影響植物各種反應的信號分子，包括環(huán)境脅迫。該化合物還具有多種花香和水果氣味，這些氣味在番茄味道中很重要。

只有2%的老齡或傳家寶栽培的大型番茄品種中發(fā)現了稀有版本的TomLoxC，盡管該品種存在于91%的葡萄干大小的野生番茄中，主要是茄子(Solanum pimpinellifolium)，這是栽培番茄的野生前身。它在新品種中變得越來越普遍。

Giovannoni補充說：“在番茄馴化的早期，似乎可能存在強烈的選擇壓力，或者至少沒有選擇這種版本的TomLoxC。”“這種形式在現代西紅柿中流行的增加可能反映了育種者對改善風味的新興趣。”

隨著這一系列特定遺傳信息的可用性，育種者應該能夠迅速工作，以增加商店購買，大規(guī)模生產西紅柿的味道，同時保留使其成為經濟上有利的作物的特性。

“從番茄泛基因組中發(fā)現的這些新基因為番茄基因組庫增加了大量信息，并為番茄改良提供了額外的機會。這些基因在不同番茄種群中的存在和缺失特征為人類如何選擇所需性狀提供了重要信息。已經重塑了番茄的基因組，“費說。

科學家們預計，番茄基因組庫中添加近5,000個基因將為番茄生物學和果實品質的作用提供額外的改進機會。