作者:王方 来源:中国科学报 发布时间:2021/5/19 11:50:25
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韭菜风味形成机制获揭示

 

韭菜是我国传统特色蔬菜,富含有机硫化物S—烃基半胱氨酸亚砜(CSOs)而具有特殊的辛香。这类含硫化合物是韭菜风味物质的前体分子,构成了韭菜风味品质和保健功效的物质基础。

探究CSO生物合成的分子机制既是一个重要的科学问题,也能指导韭菜品质栽培的技术创新。然而与番茄、白菜、黄瓜等大宗蔬菜相比,韭菜功能基因组学研究进展非常缓慢,国内外相关报道较少,韭菜风味形成的分子机制研究尚属空白。

近日,北京市农林科学院蔬菜中心科研团队在《基因组学》在线发表研究论文。该研究系统分析了韭菜的组织特性转录组,首次详细鉴定和分析了韭菜硫代谢和CSO合成过程的关键基因,初步勾勒出韭菜风味前体分子CSO的生物合成框架,为深入开展韭菜CSO合成的调控机制研究奠定了坚实的工作基础。

该研究以国内主栽品种“791” 韭菜为实验材料,利用高通量测序技术,系统分析了韭菜叶片、花、花序、根状茎、根和种子的组织特异性转录组,从中鉴定到22万个韭菜基因,发现有205个基因参与硫同化、半胱氨酸和谷胱甘肽合成、CSO合成与水解释放香气的生化过程,并据此推测出韭菜特征香气形成的分子通路及其关键酶(基因),详细分析它在不同组织/器官中的表达模式。研究结果初步揭示出韭菜CSO合成的分子途径,为开展韭菜风味改良的分子育种工作提供了若干新靶点。

该研究还有一个有趣的发现,不同韭菜组织中,韭花中CSO积累量最高,分别是叶片和花序的5.2和8.7倍。尽管尚不清楚韭花大量积累CSO的生物学意义,但该结果在一定程度上解释了韭花酱作为中国特色调味品而深受人民群众喜爱的科学基础。

该论文第一作者为蔬菜中心研究员刘宁,通讯作者为研究员武占会和刘宁。蔬菜中心栽培与设施科研团队长期以韭菜、生菜、番茄等设施园艺作物为研究对象,瞄准蔬菜品质和风味调控技术及其作用机理,开展了大量研究工作。在该项研究的工作基础上,团队未来将持续聚焦韭菜风味相关基因的功能,解析其相关分子调控网络,深入研究这一中国特色蔬菜风味形成的分子机理,为韭菜风味调优技术创新提供科学理论支撑,助力中国特色蔬菜产业提质增效和绿色发展。

相关论文信息:https://doi.org/10.1016/j.ygeno.2021.05.005

 
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