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胡椒為什麼辣?


【胡椒基因組資訊 熱科院供圖】

 
  【本報綜合報導】胡椒為什麼辣?胡椒堿含量的高低決定了胡椒的辛辣程度。10月16日,中國科學家宣佈找到胡椒堿的來源,以及哪些基因對胡椒“辣”味機制至關重要。

  《自然-通訊》雜誌發表的這項最新成果由中國熱帶農業科學院香飲所聯合華中農業大學、馬來西亞科學院等7家單位完成。他們繪製了我國胡椒栽培種“熱引1號”染色體級別精細基因組圖譜,這是木蘭亞綱胡椒目首次報導基因組組裝的物種;綜合解讀了胡椒的基因組特徵,物種進化位置;並對胡椒堿合成代謝網路和關鍵基因及其基因家族進行深入研究,為被子植物演化及胡椒堿生物合成提供了新的見解。

  胡椒是木蘭亞綱胡椒目胡椒科胡椒屬的熱帶木質藤本植物,素有“香料之王”“黑色黃金”的美譽,在人類歷史文明進程中佔有獨特地位。在中世紀的歐洲,胡椒是社會地位和財富的象徵,價比金銀,可作為貨幣流通。胡椒貿易路線的拓展促成了新航路開闢、地理大發現等重要歷史事件。當前,胡椒廣泛種植於熱帶、亞熱帶30多個國家和地區,已成為服務“一帶一路”倡議的重要媒介作物。

  研究團隊結合PacBio三代測序、10X Genomics、基於直接標記和染色(DLS)的BioNano單分子光學圖譜和Hi-C染色體交互捕獲四種測序技術,實現了胡椒染色體級別的組裝。基於21個典型物種的比較基因組和系統發育分析,確定了胡椒及其所在木蘭亞綱的系統發育位置,即木蘭亞綱與整個單子葉-雙子葉互為姐妹關係,胡椒目與木蘭目-樟目互為姐妹關係,且大約在175-187 百萬年前發生分化。

  同時,研究團隊進一步通過基因家族擴增、比較轉錄組和序列進化分析,揭示了胡椒最主要的功能物質胡椒堿生物合成的特異性,初步闡述胡椒堿生物合成分子機理。他們發現,胡椒堿的合成主要由苯丙烷代謝、賴氨酸代謝相關基因和醯基轉移酶基因控制,這一特徵與辣椒素等其他次生代謝物質的形成具有顯著差異,體現了胡椒辣味形成機制的新穎性。

  中國熱科院香飲所副研究員胡麗松、華中農業大學許忠平博士為論文的共同第一作者,中國熱科院香飲所研究員郝朝運、華中農業大學教授金雙俠為論文共同通訊作者。

责任编辑:吴玲玲