成熟前收获及提高果实含糖量基因发生突变或为主要原因
"西红柿炒鸡蛋"一直是许多国人的最爱，然而你是否发现，如今的西红柿似乎越来越没味儿了，而这可能全是"好看"惹的祸。一项新研究显示，为了使果实色泽均匀而进行的长达几十年的栽培方式已经摧毁了一种能够提高西红柿含糖量的基因。从事西红柿化学成分研究的德国波茨坦市马普学会植物分子生理学研究所的Alisdair Fernie认为，这一发现是"我们搞清西红柿果实发育和成熟的一个巨大进步".
起源于南美洲的西红柿如今遍布全世界，仅在美国每年便有超过1500万吨的产量。农民在西红柿成熟之前便把它们从藤上采摘下来，而70多年来，种植者在这个时候选择的往往都是外观呈均匀浅绿色的西红柿。这使得人们更容易识别那些已经准备好了被收获的西红柿，同时还能够确保当被放到超市的货架上时，这些果实已经换上了均匀的红色。然而美国加利福尼亚大学戴维斯分校的植物学家Ann Powell指出，与此形成对照的是，"野生品种具有深绿色的肩部，因而更难确定收获它们的恰当时机".她同时说，消费者也会认为，色彩不均匀的西红柿缺乏吸引力。
为了找到颜色变化背后的基因，Powell和同事将人工栽培的西红柿与野生品种进行了杂交。通过选择那些具有深绿色肩部的植物，并将其与人工品种杂交，研究人员最终把范围缩小至10号染色体中的一个区域。利用最新完成的西红柿基因组测序结果，他们找到了一个名为SlGLK2的基因。作为一个所谓的转录因子，该基因能够控制其他基因何时及何地开启或关闭。
在野生西红柿中，SlGLK2增加了叶绿体的形成，后者是植物细胞中完成光合作用的地方。叶绿体通过一种绿色素--叶绿素来捕获植物生长所需的阳光。更多的叶绿体使得野生西红柿具有更绿的颜色。并未参与该项研究的伍斯特市俄亥俄州立大学西红柿遗传学家David Francis指出，尽管叶绿体的形成和叶绿素的合成是生物学中最重要的发育进程，但人们对其知之甚少。然而超市货架上大多数西红柿的SlGLK2却是失活的。Powell指出："我们分析了约12个品种，一个来自亚洲，一些来自欧洲，但它们都具有一种相同的突变。"研究人员并不知道这种突变--理应由7个A构成的一连串碱基对却只剩下6个--最初从何而来。但Powell认为，它可能已多次独立出现，因为遗传密码的单字母重复有出错的倾向。
尽管这种突变对农民有利，但对于消费者而言，并不是一次"甜蜜"的交易。叶绿体用它们捕获的光能将二氧化碳和水转化为糖。具有突变SlGLK2基因的西红柿不但叶绿体较少，并且含糖量也较低。通过向西红柿内嵌入一个完整的基因拷贝，研究人员使成熟果实的葡萄糖及果糖总量增加了40%,同时番茄红素的含量也显著增加。Powell指出，完整的基因能够通过传统的栽培方式重新杂交回到西红柿中。
然而Francis并不相信这就能改善西红柿的口感。他推测，糖含量的增加或许还缘于植物其他部分的改变。事实上，西红柿中大约80%的糖来自于叶，并在后来转移到果实中。他同时警告说，在小温室中得到的结果或许不同于农民在野外种植的西红柿。Francis说："影响西红柿味道的真正罪魁祸首是这种在果实成熟前便加以采摘的种植模式。"例如由于成熟进程的改变，破坏了淀粉向糖的转化。
Powell赞同过早收获影响果实的质量，她说："当果实被从藤上采摘下来后，成熟的过程可能就改变了。"相比之下，可能有多个原因使得超市西红柿显得更加苍白。
