蔬菜基因组学最新研究成果于《Science（科学）》杂志发表

        11月29日出版的国际顶级学术期刊—《Science》（科学）以长篇幅论文的形式发表了由中国农业科学院蔬菜花卉所研究员、深圳农业基因组所副所长黄三文博士领导完成的黄瓜苦味合成、调控及驯化分子机制研究。这项研究综合采用了基因组、变异组、转录组、分子生物学和生物化学等多种技术手段，解开了黄瓜变苦的秘密，解决了长期影响黄瓜生产的一个重大应用问题。
        黄三文科研团队从2009年起开始黄瓜基因组测序研究，5年时间里，发现黄瓜有24000个基因，查找到了400万个变异位点，逐个品尝了20亩黄瓜地中的6万株黄瓜的瓜叶、瓜藤、瓜果的味道，从1吨瓜叶中提炼出数毫克的苦味元素。通过深入挖掘基因组学数据并结合代谢组学、遗传学、分子生物学等多种研究手段，发现了苦味物质葫芦素是由9个基因负责合成的，其中4个基因的生物化学功能已经确证了；这9个基因受到2个“主开关基因”（Bl和Bt）的直接控制，Bl控制叶片苦味，Bt控制果实苦味；在野生极苦黄瓜向栽培黄瓜驯化过程中，Bt基因受到选择，导致无苦味黄瓜的出现，但在逆境条件下仍然会变苦；发现Bt启动子区域的一个突变能够使得黄瓜在逆境条件下也不会变苦，通过精确调节果实和叶片中Bt和Bl的表达模式，可以确保黄瓜果实中不积累苦味物质，保证黄瓜的商品品质，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。
        葫芦素等次生代谢产物既是植物抵抗病虫害的化学武器，也是天然药物开发的“富矿”。“良药苦口”，苦味物质葫芦素具有很好的药用价值，在《本草纲目》中就详细记载了富含葫芦素的甜瓜瓜蒂具有护肝及消炎的功效，现代医学研究还发现葫芦素能够显著抑制癌细胞的生长。次生代谢产物合成基因以成簇的形式广泛分布在植物基因组中，但它们的调控机制一直不清楚。这项研究首次揭示了这些基因簇精确调控的分子机制，对于研究植物次生代谢具有重要意义。葫芦素合成基因簇的破解也为新药开发提供了新的思路。
        本项成果是在中国农业科学院科技创新工程的推动下，蔬菜所和基因组所联合国内外几家单位协同创新的结果。研究得到了国家“973”计划、国家杰出青年科学基金、国家“863”计划和农业部“948”等项目的资助。深圳市政府和大鹏新区政府也对项目开展提供了支持。课题组尚轶（助理研究员）、马永硕（博士生）、周渊（博士后）和张慧敏（博士生）为论文共同第一作者，黄三文研究员为通讯作者。