番茄是世界上产值最高的蔬菜作物,因其风味独特而深受消费者喜爱。糖含量是影响番茄口感的重要因素,大多数消费者更喜欢偏甜的番茄。然而,现有番茄商业品种尤其是大果番茄中糖含量普遍偏低。因此,如何在保障不影响番茄产量的前提下,培育美味的番茄品种是各国育种家努力追求的目标。
中国农业科学院蔬菜花卉研究所、深圳农业基因组研究所及国内科研单位合作,通过全基因组关联分析鉴定到一个抑制果实糖积累的“刹车基因”CDPK27及其同源基因CDPK26,通过基因编辑两个基因,可使番茄果实糖含量增加高达30%,且不影响单果重和单株产量,该发现阐明了果实糖积累的调控机制,为解决番茄育种中兼顾品质和产量的难题提供了新思路。相关研究成果于11月14日发表在国际期刊《自然》(Nature)上。中国农业科学院农业基因组研究所黄三文院士为文章的通讯作者,中国农业科学院蔬菜花卉研究所张金喆副研究员、山东省农科院蔬菜所吕宏君助理研究员、基因组研究所博士后陈洁为文章共同第一作者。
据介绍,该项目从2017年立项之初就瞄准解决在不影响单果重的前提下提高果实糖含量的育种难题。为挖掘和鉴定抑制果实糖积累的刹车基因,研究团队先后在北京、山东、广东等地广泛种植番茄材料,调查了近3000株,共计两万余个番茄果实的表型。为了拿到准确的田间数据,团队成员连续收集了5年分别种植在北京、山东、广东三地材料的表型数据,最终确定了CDPK27/26作为糖积累“刹车基因”的功能。
李丽颖