当“好吃”成为硬指标
从湘湖实验室的实验大楼到杭州种业集团的试验大棚,3年多的研究只是开始。今年春节前,植物代谢与生物合成团队的例会上,“爆米花”番茄的产业化相关工作成为议题之一。
“从科研角度,我们的研究主要是创制了一种全新的番茄种质。比起发表论文,我们更在乎的是这一科研结果能不能落地,在产业化应用方面产生价值,真正变成生产力。”郑鹏说,之前实验选用的是具备遗传转化潜力的栽培品种,现在,团队已选取种植区域更广、市场化更成熟的番茄品种进行测试,很快可以走向商业化育种。
以基因编辑和植物合成生物学等为基本技术创新手段,郑鹏所在的植物代谢与生物合成团队致力于探秘植物,试图挖掘其特质背后的调控基因为何,解析其合成途径与调控机制。研究大多围绕功能性高值代谢物出发,也就是具有某些特定功能的高价值化合物,比如一些化妆品中的抗衰老、抗氧化的植物成分的研究。
“形象地说,你可以把我们研究的植物看作一个个‘生产车间’,根据植物合成这些功能性代谢物的难易程度,我们会选择合适的生物技术,通过改变植物的代谢路径,让合成过程更高效。”郑鹏举例,像某些药物的主效成分,原先只在某些珍稀、少见的特定植物的某些组织中合成,“遇到这种情况,我们就研究、解析这些化合物的合成通路,想办法打造新的‘生产车间’,让它在其他更易获得的植物上也能合成,以解决获取来源不足的问题。”
风味也是功能性的一环,拿爆米花味的番茄来说,给风味做“加法”,追求的是番茄适口性的提升。
有趣的是,人类对风味的追寻,似乎经历了一个轮回。早在原始农业时期,人们就凭借经验与喜好保留更甜、更香、更软、少苦涩的植物后代。随着现代农业兴起,高产、抗病、耐储、外观整齐等性状成为育种的主要目标,风味一度被边缘化,最典型的作物就是番茄,皮更厚、耐运输储藏的品种成为主流。
近些年的情况又有了变化。当人们的目光从“吃得饱”向“吃得好”甚至“吃出花样来”升级,营养、风味等产量之外的因素越来越被重视,这些“口腹之欲”逐渐改变了市场风向,“好吃”成为硬指标,风味育种这一研究领域得以迅速发展。
育种端的“争先”也与市场端的资源分配息息相关。全球范围内,美国的传家宝番茄(Heirloom Tomatoes)、日本的桃太郎番茄等品种都以风味为卖点设立专属货架,售价远高于普通番茄。国内近年来也在推广普罗旺斯番茄、草莓柿子等风味突出的番茄品种,社交平台上,有关“口感番茄”的推荐、品鉴帖热度颇高。
换个视角看,品种的“推陈出新”也为农民带去了更好的收益。比如在浙江广泛种植的鲜食玉米,这几年俨然是电商平台上的爆款,部分即食包装的鲜食玉米已实现“论根卖”。目前,浙江省种植的鲜食玉米中,省内自主选育品种占比达80%以上,全省鲜食玉米年总产值约40亿元,优秀品种亩均收入超万元。
风味由上百种化合物共同决定,香气由谁来控制,研究者要寻到的正是“开关”。相较传统育种模式,基因编辑方向性更明确,一定程度上加速了风味育种的进程。
2024年,中国农业科学院黄三文院士团队曾在《自然》杂志发文,通过研究,团队发现了番茄糖分积累的关键调控因子——敲除两个基因,能让番茄更甜,并且不会牺牲番茄的重量或产量。更早一些,中科院遗传与发育生物学研究所高彩霞研究组通过基因组编辑,找到了精细调控草莓糖分含量的“开关”。
技术加持下,万千作物的奥秘正被一一揭开。郑鹏记得,即便已明确知道要敲除的目标基因,要确定最终基因序列、找到适合编辑的位点,团队依然花了不少功夫去设计和评估。最终,团队把“钥匙”握在了手中,也由此推开了改良蔬菜风味的探索之门。