西红柿的奥秘，西红柿为什么是全世界最受欢迎的蔬菜？

西红柿（也称为西红柿、柿子、狼桃、李子和金桔）是世界上最常见的水果和蔬菜之一。中国每年生产约450万吨西红柿，美国每年生产超过1500万吨，英国西红柿的市场价值为每年6.25亿英镑。

破解番茄基因组

西红柿来自秘鲁和墨西哥，最初是一种生长在森林中的野生浆果。很久很久以前，当地人认为西红柿是有毒的水果，称之为狼桃，认为吃西红柿会导致肿块和肿瘤。16世纪，一位来自英国的贵族前往南美，带回了这种水果。从那时起，西红柿在欧洲传播开来，但它们只用于观赏目的，没有人敢吃它们。

在17世纪，一位法国画家在描绘西红柿时既饿又渴，他的工作室里没有解渴剂。他大胆地拿起一个西红柿咬了一口，却发现这是一个又甜又酸又美味的水果。在静静地等待了一段时间后，画家没有表现出任何中毒的迹象。他甚至吃了几个，发现西红柿不仅有独特的味道，而且比普通水果有更多的果汁，可以产生液体和解渴。因此，西红柿作为一种水果和蔬菜已经传播开来。

现在，研究人员已经破译了西红柿的基因组，通过分析基因组，他们希望解开这种水果和蔬菜的产量、味道、颜色和形状的谜团。

来自美国、英国、中国、阿根廷、比利时、法国、德国、印度、以色列、意大利等14个国家的300多名科学家，经过多年的努力，首次对普通栽培番茄的基因组进行了测序。这次测序的番茄品种是亨氏1706。与此同时，美国冷泉港实验室的研究人员也完成了野生型番茄的基因组测序。

番茄的基因组测序显示，它们有大约35000个基因和12条染色体。美国科学家认为，这项研究几乎捕捉到了与西红柿各种特征相关的所有基因，包括味道、天然抗虫性和营养成分。对番茄基因组序列的分析将有助于农业研究人员和生产商在未来培育出人们喜爱的番茄，这些番茄具有更好的口感和营养，如更甜、更多的番茄红素。另一方面，番茄基因组也有助于降低番茄种植成本，增强番茄抵抗病虫害、干旱和流行病的能力，从而提高番茄产量。

现在，研究人员对番茄基因组的初步分析发现，番茄基因组在大约60万年前突然扩大，但大多数基因随后消失了。参与膨胀过程的一些基因也参与控制西红柿的生长和成熟。这种基因组的扩大和消失也有助于研究人员更深入地研究为什么一些作物可以改良，而另一些作物则不能，从而有助于扩大未来可以改良的作物类型。如今，研究人员已经对水稻、大麦、玉米、高粱、土豆、大豆、草莓、黄瓜、西瓜、葡萄和棉花等作物的基因组进行了测序，未来他们还可以确定这些作物是否可以改良。

由于不同国家的研究人员在番茄基因组测序方面的分工和合作，不同国家研究人员完成的任务不同。英国科学家负责番茄4号染色体的测序，他们完成的测序被认为是世界上高质量的标准染色体序列。由于番茄属于茄科，英国研究人员完成的番茄4号染色体序列也将为确认番茄茄科亲缘关系提供标准参考，如土豆、辣椒、茄子和矮牵牛。就经济价值和产量而言，茄科植物是世界上最重要的蔬菜科。

为什么番茄的味道变淡了？

如今，无论是在国内还是国外，消费者都觉得西红柿的味道不像以前那么美味和甜了，也就是说，西红柿的味道少了。有人将原因归结为转基因番茄，因为早在1994年，美国就开发了厚皮转基因番茄进行保鲜，后来又推出了耐盐转基因番茄、抗旱转基因番茄、抗冻转基因番茄等产品。

然而，消费者报告的不是转基因西红柿，而是以传统方式种植的西红柿。这是为什么？根据破译的番茄基因组，研究人员认为他们已经找到了原因，这是控制番茄味道的基因突变。如今，西红柿变得越来越美丽和充满活力。也许这些西红柿不如那些蓝色顶部的西红柿美味，因为它们的含糖量更高，这是由特定基因控制的。

加州大学戴维斯分校的Ann Powell领导的研究小组发现，野生番茄和人工栽培番茄的颜色存在显著差异，前者的顶部呈深绿色，后者则没有。因此，他们使用刚刚发布的番茄基因组来研究野生番茄和人工栽培番茄之间的差异。他们将野生番茄与人工栽培的番茄杂交，并在番茄的10号染色体上鉴定出一种名为SlGLK2的基因。该基因是一种转录物，可以控制其他基因何时何地开启或关闭。

研究人员发现，SlGLK2基因可以增加野生番茄叶绿体的形成。叶绿体是植物细胞进行光合作用的场所。叶绿体通过自身的叶绿素捕获植物生长所需的阳光。由于野生番茄中叶绿体的丰富，它们的颜色更绿。此外，叶绿体利用它们捕获的光能将二氧化碳和水转化为糖。因此，野生番茄比人工栽培的番茄含糖量更高。

随后，Powell等人分析了美国超市销售的12种人工栽培番茄品种，其中一些来自亚洲，一些来自欧洲。奇怪的是，其中的SlGLK2基因发生了变化。通过分析基因序列，Powell等人发现了原因，即一个碱基序列发生了变化。研究人员分析了一个基因的碱基序列，发现应该由7个腺嘌呤（a）残基组成的片段只剩下6个腺嘌呤残基。这种单一遗传密码的错误导致SlGLK2基因的突变和失活。

带有SlGLK2基因的番茄不仅有更多的叶绿体，导致顶部变绿，而且果实中的糖含量也更高。然而，如果SlGLK2基因突变并失活，它们的叶绿体更少，糖含量更低。基于这一推理，研究人员将SlGLK2基因的完整拷贝嵌入番茄中，结果，番茄成熟后葡萄糖和果糖的总量增加了40%。同时，带有正常SlGLK2基因的番茄也显示出番茄红素含量的显著增加，番茄红素是一种有益于人类健康的抗氧化剂。Powell等人认为，番茄中较高的糖含量会使它们更美味，根本原因是SlGLK2基因在起作用。

西红柿美味又营养的其他原因

尽管美国研究人员提出，SlGLK2基因的失活对于西红柿保持其原始风味至关重要，但其他研究人员对此表示怀疑。因为即使基因决定了番茄的味道，也可能有多个基因在起作用。因此，需要对番茄的12条染色体和35000个基因进行全面的研究和分析，以确定哪些基因在发挥作用，而目前发表的番茄基因组只提供了广泛的信息。

另一方面，包括西红柿在内的许多作物的味道不仅与基因有关，还与土壤、阳光、降雨、种植时间以及收获、采摘、储存和运输的时间和方法等许多因素有关。美国俄亥俄州立大学番茄遗传学家大卫·弗朗西斯认为，在大多数地方，番茄在早期收获时还是绿色的，然后储存和运输，在此期间番茄逐渐变红。因此，番茄的味道与这种收获和储存方法有关。

在储存和运输过程中，可以从几天到几十天不等，西红柿也会经历一个成熟过程，这会影响淀粉转化为糖。同时，番茄果实中约80%的糖来自叶子，后来从叶子转移到果实中。此外，不同的种植方式也可能影响西红柿的味道。例如，野生番茄和温室番茄的味道不同。

除了西红柿的味道，决定其价值的更重要因素是它们的营养。西红柿富含维生素A、C、B1、B2、类胡萝卜素以及钙、磷、钾、镁、铁、锌、铜和碘等多种元素。它们还含有蛋白质、糖、有机酸、纤维和番茄红素。番茄红素的作用最近受到了足够的重视，因为这种物质可以对抗人体内的自由基，在皮肤表面形成天然屏障，有效防止外部紫外线和辐射对皮肤的损伤，促进血液中胶原蛋白和弹性蛋白的结合，使皮肤充满弹性。同时，番茄红素还具有去除斑点和色素的作用。此外，西红柿中的苹果酸、柠檬酸和糖等物质不仅为人类提供各种营养，还有助于食物消化。每天吃50-100克新鲜西红柿可以满足身体对各种维生素和矿物质的需求。

如今，人们倾向于根据西红柿的圆形、无裂缝、无虫咬、成熟度适中、酸甜可口、肉质厚实来评价西红柿，因为这些西红柿不仅味道好，而且营养价值高。然而，在番茄基因组测序完成后，研究人员可能会逐渐确认其35000个基因中决定番茄各种营养成分、风味、形状和颜色的功能基因，从而培育出更受消费者欢迎、更有味道、更有营养的番茄。