创新背景

在蔬菜市场买蔬菜和水果时总会遇到这种情况：这些番茄和其他水果总是看起来很新鲜坚硬，但把它们买回家准备食用才发现它们虽然硬但缺乏应有的果香。
这是因为水果在成熟的过程中会变软，这使得它们在从田间到蔬菜市场的运输过程中容易损坏或腐烂。因此，种植者一般通过在水果成熟前收割或者在运输过程中控制温度及其他环境因素的方法来延长水果的保质期。但这些方法延缓了整个成熟过程，导致番茄和其他水果硬而无味。

创新过程

由Boyce Thompson研究所吉姆·乔凡诺尼(Jim Giovannoni)教授领导的研究团队发现了一种基因，能够在一定程度延长番茄的保质期，并改善其味道和口感。这项研究由康奈尔大学、美国农业部(USDA)、BTI和浙江大学共同进行的研究发表于《美国国家科学院院刊》。该研究工作得到了中国国家重点研究与发展计划、美国农业部农业研究服务、国家科学基金会和中国奖学金委员会的资助。

这项研究深入分析了番茄(Solanum lycopersicum)的基因组，以寻找与果实软化而非成熟有关的基因。该团队发现了一个转录因子，S. lycopersicum lateral organ boundary (SlLOB1)，它调控着一系列细胞壁相关的基因和果实软化的过程。

研究者乔凡诺尼表示，到目前为止，在番茄中发现的几乎所有转录因子都与番茄成熟的总控制有关。而本次研究新发现的转录因子SlLOB1主要调节与水果细胞壁软化和其他质地变化有关的基因。也就是说，调节SlLOB1可以生产出没有开始变软的成熟番茄，从而增加它们的保质期。

乔凡诺尼团队之前的研究发现，许多与番茄成熟相关的转录因子最初都在果实的子房中表达，子房是围绕在种子周围的凝胶状组织。许多水果生物学家放弃这种凝胶状组织，因为它含有种子，而种子是与水果本身不同的‘胚胎植物’。但成熟的第一个迹象出现在子房，甚至在果实开始变色或产生有助于其成熟的乙烯之前。因此在过去的几年里，研究小组一直在更仔细地研究子房室。

因此，研究小组在番茄基因表达数据库中寻找在子房中高度表达的转录因子。他们还在果皮（水果的外壁）中寻找表达升高的基因，前提是果皮可能表达软化特异性转录因子。在这两种组织中，高水平的SlLOB1与成熟相吻合。

在活番茄植株中，研究小组发现，抑制SlLOB1的表达会导致软化延迟并使果实更紧致，而该基因的过表达则会加速软化过程。

重要的是，该团队表明，抑制SlLOB1的表达对成熟过程没有影响：番茄会正常的时间范围内成熟。而水果中的糖和酸含量没有变化，这表明该研究可能不会改变水果的味道。

抑制SlLOB1表达导致的软化延迟与另一个变化有关：由于果室中β -胡萝卜素和番茄红素以及果皮中番茄红素的含量较高，果实的颜色较深。而这些番茄的营养质量也更高，因为这些色素是抗氧化剂，身体会把β -胡萝卜素转化为维生素A。

除了研究不同番茄品种的SlLOB1基因的遗传多样性，乔凡诺尼团队还致力于将SlLOB1和其他基因引入“传家宝番茄”品种，这些品种因质量和风味而受到重视，但由于保质期较短而不适合商业生产。

创新价值

研究团队找到了延缓水果软化的SlLOB1基因变异，未来，育种人员可以将其引入商业品种，从而生产出高质量、口感好，而且不容易变软的番茄。