黃瓜清脆可口，是老百姓菜籃子里最為常見的一種蔬菜。然而，黃瓜單產(chǎn)較低，且我國廣泛種植的華南類型黃瓜(俗稱“旱黃瓜”)的苦味較重，成為制約黃瓜商業(yè)價值提升、產(chǎn)業(yè)進(jìn)一步發(fā)展的一大難題。

調(diào)控黃瓜味道的關(guān)鍵“開關(guān)”究竟是什么?能否培育出不苦的黃瓜?由中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜花卉研究所研究員黃三文領(lǐng)銜研發(fā)的“黃瓜基因組和重要農(nóng)藝性狀基因研究”項目成功“解鎖”了這個問題，項目成果獲得2018年度自然科學(xué)獎二等獎。

想搞清楚是什么控制著黃瓜的苦味，科學(xué)家們從追溯它的“前世今生”入手。2007年初，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜花卉所自籌1200萬元，發(fā)起國際黃瓜基因組計劃，由黃三文率領(lǐng)團(tuán)隊緊跟國際前沿，抓住第二代低成本測序技術(shù)出現(xiàn)的契機(jī)，破解了黃瓜的基因組遺傳密碼，清晰勾勒出世界上主要黃瓜資源的全基因組遺傳變異過程。

黃瓜的身世就此揭開——最早的野生黃瓜劇苦，原產(chǎn)于印度，是當(dāng)?shù)氐牟菟帲蠼?jīng)過人類馴化選擇逐漸苦味降低成為人們喜歡的蔬菜，后來傳播到不同地域，形成了三個主要類型：歐亞黃瓜、東亞黃瓜、西雙版納黃瓜。研究組還發(fā)現(xiàn)，東亞黃瓜與印度黃瓜的品種分離時間與張騫出使西域給中國帶回這個大眾蔬菜的史實相吻合。以上成果為發(fā)現(xiàn)黃瓜重要農(nóng)藝性狀控制基因提供了重要的資源和信息，也為黃瓜種質(zhì)資源的育種利用提供了理論框架。

以此為基礎(chǔ)我國科研人員已克隆和定位了50多個黃瓜農(nóng)藝性狀基因，推動黃瓜育種進(jìn)入分子設(shè)計時代。進(jìn)而，研究人員發(fā)現(xiàn)了控制黃瓜苦味形成的關(guān)鍵基因。“原來，黃瓜的葉子依然保留著苦味，是為了防御蟲害、保護(hù)自己。”黃三文介紹，研究顯示，黃瓜中的合成葫蘆素C能夠?qū)е鹿麑嵶兛啵瑯O低量的葫蘆素就能引起明顯的苦味，比典型的苦味劑咖啡因還要苦100倍左右。

通過基因分析，研究組發(fā)現(xiàn)了黃瓜中合成葫蘆素C的9個相關(guān)基因，并發(fā)現(xiàn)有兩個“開關(guān)”基因分別在葉片和果實中控制苦味物質(zhì)的合成。被馴化的黃瓜中，控制果實苦味的“主開關(guān)”經(jīng)常是關(guān)閉的，因而味道清爽，葉片苦味“開關(guān)”則開啟著，以抵御蟲害。但生長條件一不如意，一些“任性”的黃瓜便把果實上的苦味“開關(guān)”打開，9個基因立即生產(chǎn)葫蘆素C，果實也就變苦了。

研究表明，把果實“開關(guān)”關(guān)上，就可以不讓黃瓜變苦，把葉片“開關(guān)”打開，反過來又能讓葉片苦來抗蟲。通過這項苦味物質(zhì)精確調(diào)控，控制果實味道的“開關(guān)”被找到，就能讓培育不苦的黃瓜成為可能。