辣味西红柿要来了,科学家尝试用CRISPR 技术开启番茄中辣椒素基因

生物医学
辣味西红柿要来了,科学家尝试用CRISPR 技术开启番茄中辣椒素基因
麻省理工科技评论 2019-01-28

2019-01-28

1 月 7 日在 Trends In Plant Science 期刊发表了一项研究中,来自巴西 Viçosa 联邦大学的研究人员提出,虽然具有挑战性,但通过最新的基因编辑技术将辣椒素基因在番茄中表达,有望设计出辣味番茄。
生物 科学
1 月 7 日在 Trends In Plant Science 期刊发表了一项研究中,来自巴西 Viçosa 联邦大学的研究人员提出,虽然具有挑战性,但通过最新的基因编辑技术将辣椒素基因在番茄中表达,有望设计出辣味番茄。

从进化的角度来看,辣椒和番茄的血缘关系差得确实有点远。大概 1900 万年前,辣椒和番茄由共同的祖先分离,虽然现在看来两者差异悬殊,但仍然分享着一些相同的 DNA。

 1 月 7 日在 Trends In Plant Science 期刊发表了一项研究中,来自巴西 Viçosa 联邦大学的研究人员提出,虽然具有挑战性,但通过最新的基因编辑技术将辣椒素基因在番茄中表达,有望设计出辣味番茄。

当然,研究人员的目的并不是创造一种满足口感的水果(严格来说,番茄是一种水果而不是蔬菜),而是为了商业上能够更容易大量生产辣椒素类物质。

             

图 | 辣椒的栽培变种(来源:Emmanuel Rezende Naves)

“开启番茄中产生辣椒素类物质的基因通路,会使生产这种化合物变得更容易(获取),更便宜。这种化合物具有非常有趣的应用。”论文资深作者,巴西 Viçosa 联邦大学的植物生物学家 AgustinZsögön 说道。

研究人员表示,我们正朝着这个目标努力。“我们拥有足够强大的工具来设计任何物种的基因组,挑战在于知道要设计哪种基因以及这些基因在哪里。”

 

辣椒素类物质引起的辛辣感觉,某种角度来说并不是一种味道,而是疼痛的反应。辣椒素类物质能够刺激舌头中的神经细胞,这些神经细胞能够感受由热引起的疼痛,信号传递到大脑中就是一种灼烧感。

有证据表明,植物进化出辣椒素类物质,是为了阻止小型哺乳动物吃食植物的水果,而鸟类对这类物质没有疼痛反应,所以这些水果中的种子更会被鸟类传播到远方。

研究人员支出,至少有 23 种不同类型的辣椒素类物质,它们都来源于辣椒内部。辣椒的辣度由调节辣椒素生成的基因决定,而那些不怎么辣的辣椒往往是具有影响该基因表达的突变。

以前的基因测序工作表明,番茄其实具有产生辣椒素所必需的基因,只不过这些基因一直没有开启。

“从理论上讲,你可以利用这些基因在番茄中生产辣椒素,”Zsögön 说,“由于我们没有关于番茄果实中辣椒素类物质表达途径的可靠数据,我们必须尝试其他方法。其中一种方法就是一次激活候选基因,看看会发生什么,产生哪些化合物。”

             

(图片来源:CELL PRESS)

辣椒基因组的测序以及番茄具有辣椒素类物质必需基因的发现,为设计辣味番茄铺平了道路。

研究人员表示,这项努力不仅有助于更好地了解这种独特植物学特性的进化,而且可以促进番茄辣椒素类生物制剂的发展,但也许可以开发一些新的农产品品种,在杂货店中售卖。

辣椒素不仅可作为调味料,在药物试验中它也显示出了治疗神经损伤等前景。甚至还可以用它生产防身喷雾剂和杀虫剂等。研究人员表示,“辣椒素是非常有价值的化合物,他们在工业中用于胡椒喷雾,也用于麻醉剂,甚至有一些研究显示它们能够促进减肥。”

研究人员称将在番茄中开启辣椒素基因,番茄就可以更容易、更便宜地快速生产大量辣椒素,毕竟番茄比辣椒更容易生长。 

想对番茄品种进行基因改造,确定哪些基因对其生产有直接影响还需要时间研究。尽管如此,研究人员确实在朝着这个目标努力,也许不久我们就会品尝到具有辣味番茄啦!

当然,番茄并不是科学家们第一种尝试使用 CRISPR 技术改造的水果,在此之前科学家们已经考虑甚至尝试设计更甜的草莓、不会褐变的蘑菇,以及更美味的樱桃等。

麻省理工科技评论

From Tech to Deeptech