随着生活水平提高，经常听到有人说现在有的蔬菜瓜果虽然比以前更大更好看，却没有以前的好吃，没有小时候记忆中的“味道”了。人们都纳闷儿：是大家嘴变刁了？还是味道的确变差了呢？

 实际上“味道”的“得失”与植物中的次生代谢产物在作物可食用部分的分布密切相关。次生代谢产物是植物在与外界环境长期相互作用过程中产生的天然化合物，有的具有令人愉悦清香味；有的却具有苦味或毒性，是植物合成的“天然农药”，用于抵御病虫害等不利环境。

 因此，要想找回原来的“味道”，先得找到影响“味道”的“次生代谢产物”是什么，它们是如何被植物调控的。然而一种植物中的基因和代谢产物均数以万计，要想知道哪些基因控制着哪种次生代谢产物，难度好比大海捞针。

 可是在中国农业科学院蔬菜花卉研究所，就有一个科研团队专门从事这方面的研究，并频频在国际顶级学术期刊上发表文章。

 2005年以来，由中国农业科学院蔬菜花卉所研究员、深圳农业基因组所副所长黄三文老师带领的科研团队一直致力于蔬菜作物基因组、转录组、变异组等大数据研究。

 团队试图从打好基因组大数据的“地基”开始，构建我国蔬菜作物研究的三层“大楼”——第一层是基因组大数据与蔬菜生物学，第二层是基因组大数据与蔬菜育种，第三层是基因组大数据与蔬菜品质和营养，并以此带动国内整个蔬菜作物基因组的基础研究。随后一系列的研究成果也恰恰验证了黄三文老师“三层楼”黄金理论顶层设计的正确性。

 2009年12月份Nature Genetics 封面文章。这期杂志封面上采用了达尔文的头像，因为达尔文曾经写过一本书，里面很多内容是瓜类的，特别是黄瓜和南瓜的研究。

 团队首先完成了世界上第一个蔬菜基因组，以封面文章发表在2009年12月份的《自然—遗传学》（Nature Genetics）上。

 在黄瓜基因组计划取得成功后，黄三文和团队又攻克了马铃薯、白菜、番茄和西瓜基因组，并在黄瓜和番茄变异组研究上也取得突破，国际顶级学术期刊《自然》（Nature）（2011，2012）和《自然—遗传学》（Nature Genetics）（2013，2014）先后4次报道了该团队所取得的成果，标志着在蔬菜作物基因组学研究领域，我国已处在国际领先地位。

 随后，该团队尚轶副研究员带领的科研小组开始尝试将基因组等大数据与代谢研究相结合。五年磨一剑，团队2014在Science发表了长篇幅论文，阐明了黄瓜苦味物质生物合成、调控及驯化的分子机制。国际著名生物医学论文评价系统（Faculty of 1000）如此评价该工作：“显示了最前沿的基因组学在植物驯化和合成生物学研究中的作用”。

 实际上，我们现在吃到的黄瓜都是野生黄瓜经过驯化的品种，而野生黄瓜最开始就是苦的，苦到像黄连一样，轻咬一口就会让人受不了。在数千年的进化过程中，随机的基因突变产生了不苦的黄瓜植株，被人类选择之后经过多代的繁育，才最终有了现在甘甜可口的黄瓜。这个过程被称作植物驯化。

▲团队构想的“超级黄瓜”：果实中不积累苦味物质，叶片中有较高的葫芦素含量，抵御病虫害侵害。

 研究团队找到了控制黄瓜苦味合成和调控过程中的11个关键基因。其中9个基因负责苦味物质葫芦素的合成，而另外的两个基因 Bl和 Bt则被形象地命名为“主开关基因”，控制其他9个苦味合成基因表达与否，其中 Bl 基因负责控制叶片的苦味， Bt基因控制果实的苦味。当时的构思是：如果能够精确调节2个主开关基因的表达模式，就可以做到让黄瓜果实中不积累苦味物质，保证黄瓜的商品品质；同时还可以提高叶片中的葫芦素含量，用于抵御害虫的侵害，减少农药使用。 

 正是以此研究成果为基础，湖南蔬菜研究所陈惠明研究员培育了4个华南黄瓜新品种，彻解决了华南黄瓜容易变苦的生产难题，也是蔬菜基础研究“把论文写在大地上”的一次成功实践。

     ▲4个黄瓜新品种 

 在获得初次成功后，尚轶小组迅速投入另一个重要问题研究中：葫芦科其他植物如西瓜、甜瓜等是否存在类似的分子机制？如果是，是否可以借鉴黄瓜苦味研究成果，在西瓜、甜瓜中也实现可操控的无苦味品种培育方案，彻底解决苦味对葫芦科植物商品品质的影响？经过两年时间的努力，如今团队的努力再结硕果。

 11月29日由尚轶副研究员和黄三文研究员组织完成的“葫芦科作物苦味性状的趋同驯化与差异进化”以长篇幅研究论文（Research Article）的形式在国际知名学术期刊《自然·植物》(Nature Plants)在线发表，

 该研究揭示了葫芦科植物保守但又分化的苦味合成及调控分子机制，阐明了不同苦味物质结构差异形成的原因，对研究其他次生代谢产物多样性提供了重要借鉴。

 所谓“保守”是指黄瓜、西瓜、甜瓜驯化历史很相似，都经历了从果实极苦到不苦的过程，所谓“分化”是指黄瓜、西瓜、甜瓜苦味物质即葫芦素结构及合成过程存在差异，而造成的这种差异的原因正是背后的部分合成基因和调控基因。不同于黄瓜中的两个“主开关基因”Bt基因（控制果实的苦味）和Bl基因（控制叶片的苦味），西瓜、甜瓜中的“主开关基因”则为Bt基因和Br 基因，分别控制果实的苦味和根的苦味。

保守的苦味合成及调控机制

 与黄瓜新品种选育类似，未来，通过精确调节西瓜、甜瓜的根和果实中苦味合成，可确保西瓜、甜瓜果实中不积累苦味，商品品质更好；同时提高根中的苦味含量，进而提高抵御土壤中病菌、害虫侵害的能力，提高产量。这样的品种无疑是广大菜农朋友们迫切需要的。研究团队也表示非常欢迎相关育种企业能够携手推进此类品种的选育工作。相信相关品种的面市指日可待。

 本项成果是在中国农业科学院科技创新工程的推动下，蔬菜所协同基因组所、联合国内外几家单位合作创新的结果。研究得到了国家杰出青年科学基金、国家“973”计划、“863”计划和农业部“948”等项目的资助。博士后周渊、博士生马永硕、湖南农大曾建国教授及中科院植物所段礼新博士为论文共同第一作者，尚轶副研究员和黄三文研究员为共同通讯作者。论文第一作者周渊博士获得了“中国农业科学院优秀博士后”的荣誉，获聘华中科技大学药学院副教授。

...国科学家在番茄与黄瓜的驯...