西紅柿，又稱番茄，是全世界栽培最為普遍的果蔬之一。美國、俄羅斯、意大利和中國為主要生產(chǎn)國。中國每年的西紅柿產(chǎn)量約為45萬噸，美國每年的產(chǎn)量超過1500萬噸，英國每年西紅柿的市場價值是6.25億英鎊。
1、破譯西紅柿基因密碼
西紅柿的老家在秘魯和墨西哥，原先是一種生長在森林里的野生漿果。很早很早以前當?shù)厝税盐骷t柿當作有毒的果子，稱為“狼桃”，以為狼桃有毒，吃了狼桃會起疙瘩長瘤子。16世紀，英國一名貴族到南美洲旅游，帶回了這種植物，并在歐洲流傳開來，但是，也只用來觀賞，無人敢食用。
17世紀，一位法國的畫家描摹西紅柿時又饑又渴，卻又沒有水和食物，就大膽地拿起一個西紅柿咬了一口，結(jié)果發(fā)覺這是一種又甜又酸還味道鮮美的果子。靜等了一會兒，畫家并沒有出現(xiàn)中毒現(xiàn)象，他就連吃了好幾個，發(fā)現(xiàn)西紅柿不僅比一般水果別有風味，而且果汁又比一般水果要多，能生津解渴。由此，西紅柿作為一種果蔬流傳開來。
現(xiàn)在，研究人員已經(jīng)破譯了西紅柿的基因組，通過對基因組的分析，希望能解開這種果蔬的產(chǎn)量、味道、顏色和形狀的奧秘。
來自美國康奈爾大學、英國諾丁漢大學、中國科學院國家基因研究中心，以及阿根廷、比利時、法國、德國、印度、以色列、意大利等14個國家的300多名科學家通過多年的努力，首次對普通栽培西紅柿進行了基因組測序，并在英國《自然》雜志上公布了西紅柿的基因組，此次測序的西紅柿品種為Heinz 1706。與此同時，美國冷泉港實驗室的研究人員也完成了對野生型西紅柿的基因組測序。
對西紅柿的基因組測序發(fā)現(xiàn)，西紅柿共有約35000個基因，12條染色體。美國研究團隊是由美國農(nóng)業(yè)部的詹姆斯·喬萬諾尼領(lǐng)隊，他認為這次研究幾乎捕獲了有關(guān)西紅柿各種特性，包括味道、天然抗蟲性以及營養(yǎng)成分等的所有基因。對西紅柿基因組序列的分析，有助于農(nóng)業(yè)研究人員和生產(chǎn)者在今后培育人們喜愛的有更好口味和營養(yǎng)的西紅柿。另一方面，西紅柿基因組信息也有助于在西紅柿栽培中降低成本、抗御病蟲害、抗干旱和抗瘟疫等，從而提高西紅柿的產(chǎn)量。
現(xiàn)在，研究人員對西紅柿基因組的初步分析發(fā)現(xiàn)，西紅柿基因組在大約60萬年前突然擴大，但大多數(shù)隨后消失。其中一些參與擴展過程的基因也參與了控制西紅柿生長和成熟的過程。這種基因組的擴大與消失也有助于研究者們更深入研究為什么有些作物可以被改良，但另外一些作物不可以改良，從而在未來幫助人們擴展可以被改良的作物種類。
今天，研究人員已經(jīng)對水稻、大麥、玉米、高粱、馬鈴薯、大豆、草莓、黃瓜、西瓜、葡萄和棉花等都進行了基因組測序，未來也可以確定這些作物是否可以改良和可以作多大程度的改良。
由于西紅柿是茄科家族的成員之一，因此，英國研究人員所完成的西紅柿4號染色體序列也將對確認西紅柿茄科親屬，如土豆、辣椒、茄子和矮牽牛等提供標準參考。從經(jīng)濟價值和產(chǎn)量來看，茄科家族是世界上最重要的蔬菜家族。
2、人工種植的西紅柿味道變差是因為一個基因失活
現(xiàn)在，無論在中國還是國外，消費者都覺得，現(xiàn)在的西紅柿味道不如以前鮮美和酸甜了，也就是西紅柿味少了。有的人把原因歸咎于轉(zhuǎn)基因西紅柿，因為早在1994年，美國就研究出了皮厚保鮮的轉(zhuǎn)基因西紅柿，后來陸續(xù)又有抗鹽轉(zhuǎn)基因西紅柿、抗干旱轉(zhuǎn)基因西紅柿和抗霜凍轉(zhuǎn)基因西紅柿等產(chǎn)品問世。
但是，消費者反映的并非是轉(zhuǎn)基因西紅柿，而是一般的傳統(tǒng)栽培的西紅柿，這是為什么呢？由于西紅柿基因組的破譯，研究人員認為他們找到了原因，這就是控制西紅柿味道的基因發(fā)生了突變?，F(xiàn)在的西紅柿越來越漂亮，越來越鮮紅和艷麗，或許這樣的西紅柿還不如頂部有青色的西紅柿的味道更鮮美，因為后者的含糖量更多，而這就是由一種特定基因控制的。
美國加利福尼亞大學戴維斯分校的安·鮑威爾研究小組發(fā)現(xiàn)，野生西紅柿和人工栽培的西紅柿在顏色上有顯著不同，前者有深綠色的頂部，而后者沒有。于是，他們利用剛剛公布的西紅柿基因組來追蹤野生西紅柿與人工栽培西紅柿的不同。他們把野生西紅柿與人工栽培西紅柿進行雜交，在西紅柿的10號染色體上確定了一個基因，稱為SlGLK2。這個基因是一個轉(zhuǎn)錄子，它能夠控制其他基因在何時和何地開啟或關(guān)閉。
研究人員發(fā)現(xiàn)，在野生西紅柿中，SlGLK2能增加葉綠體的形成。葉綠體是植物細胞中進行光合作用的部位。葉綠體通過自身的葉綠素來捕獲植物生長所需的陽光。由于野生西紅柿的葉綠體更多，使得野生西紅柿的顏色更綠。而且，葉綠體用它們捕獲的光能將二氧化碳和水轉(zhuǎn)化為糖。所以，野生西紅柿的糖分比人工栽培的西紅柿多一些。
隨后，鮑威爾又分析了在美國超市中銷售的12個人工栽培的西紅柿品種，這些西紅柿有的來自亞洲，有的來自歐洲。奇怪的是，它們當中的SlGLK2基因都發(fā)生了變化，從而讓這一基因失活。通過分析基因序列，鮑威爾等人找到了原因，原來其中有一個堿基序列發(fā)生了變化。對一段基因的堿基序列分析，發(fā)現(xiàn)本應由7個腺嘌呤（A）構(gòu)成的片段只剩下了6個腺嘌呤。這一單個遺傳密碼的出錯便造成了SlGLK2基因的突變和失活。
于是，研究人員向西紅柿嵌入一個完整的SlGLK2基因拷貝，結(jié)果這樣的西紅柿成熟后，其中的葡萄糖及果糖總量增加了40%。同時，用正常的SlGLK2基因生產(chǎn)出的西紅柿中的番茄紅素含量也顯著增加，后者是對人體健康有益的一種抗氧化劑。鮑威爾等人相信，西紅柿中更高的糖含量會讓西紅柿更美味可口，根本原因就在于SlGLK2基因是否起作用。
3、提前采摘也是影響西紅柿美味的重要原因
盡管美國研究人員提出SlGLK2基因的失活與否是西紅柿能否保持原汁原味的關(guān)鍵，但是，也有其他研究人員表示懷疑，因為，即便是基因決定著西紅柿的味道，也可能不只一種基因在起作用，因此，需要對西紅柿的12條染色體、35000個基因作全面研究和分析之后才能確定到底是哪些基因在起作用，而目前公布的西紅柿基因組只提供了一個寬泛的信息。
另一方面，包括西紅柿在內(nèi)的很多作物的產(chǎn)品的味道不只是與基因有關(guān)，而且與栽培的土壤、日照、降雨、種植的時間等許多因素有關(guān)，同時與收獲、采摘和貯存運輸?shù)臅r間和方式有關(guān)。
美國俄亥俄州立大學西紅柿遺傳學家大衛(wèi)·弗朗西斯認為，大多數(shù)地方的西紅柿采摘都有一個時間提前量，即在西紅柿還是青澀的時候就采摘，然后貯存放置、運輸，在這個過程中西紅柿才會慢慢變紅。所以，西紅柿的口味與這種采摘貯存方式有關(guān)。
在少則幾天多則幾十天的貯存和運輸?shù)倪^程中，西紅柿還有一個成熟過程，這會影響淀粉向糖的轉(zhuǎn)化。同時，西紅柿果實中的糖約80%來自葉子，是在后來才轉(zhuǎn)移到果實中的。另外，栽培模式的不同也可能影響西紅柿的味道。例如，在野外種植的西紅柿和在溫室大棚里栽種的西紅柿味道就有不同。
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