揭开美味的秘密 草莓和可可树的基因组测序

　　

一提起美味的草莓巧克力蛋糕，各位估计又要垂涎欲滴了。可是，究竟什么让它们如此美味，科学家们也一直很感兴趣。最近，《Nature Genetics》上的两篇文章分别揭开了野草莓和可可的基因组秘密。

先说说草莓吧。来自全球五大洲的联合研究小组利用高通量测序平台的组合，绘制出了野草莓（Fragaria vesca）基因组的草图。野草莓也属于蔷薇家族的一员，它的近亲有我们熟悉的苹果、桃子、梨等。之所以选择野草莓，是因为它的基因组相对较小，但与蔷薇科属其它成员的多数基因序列相似。

文中提到，他们只利用短读长技术实现了39倍覆盖，并在无物理参考的情况下实现了拼接，说明利用这些技术也能对相近的植物基因组序列进行拼接和鉴定。

研究小组使用了罗氏454、Illumina和Life Technologies的SOLiD平台对野草莓亚属“夏威夷4”的2.4亿个碱基对的基因组进行了测序，覆盖度达39倍。随后他们利用Illumina测序将草莓序列骨架（scaffold）拼接成7个假染色体，以追踪基因组中的SNP标志物。

研究人员预测有34,809个蛋白编码基因，其中包括25,000个目前已注释的基因。与味道、营养价值和开花时间这些重要性状相关的基因也被鉴定出。他们还检测到569个tRNA，76个microRNA，许多其他RNA，以及数千个转座元件，这些占基因组的五分之一以上。

但是与已测序的其他植物不同，研究小组称草莓基因组并未发现大的重复事件。“蔷薇科的所有成员都有着古老的三倍复制。对于草莓来说，染色体重排和基因组缩小可能掩盖了三倍复制的特征。”

通过查看来自所谓“蔷薇科保守直系同源组（rosaceous conserved ortholog set）”的389个标志物如何对应于草莓基因组，研究人员能够得到一些关于蔷薇科植物共有祖先的信息。根据目前的数据，他们总结到此家族的植物可能来自一种有着9条染色体的古老植物。

有了草莓基因组在手，研究人员打算利用序列更深入地研究草莓，并改善种植草莓的质量，并提出与草莓害虫作斗争的策略。也许，借助于这个研究，以后的草莓会更香更甜，保质期更长，或更能抵御害虫。

同时，在多国研究人员的努力下，可可树（Theobroma cacao）的基因组草图也出炉了。这种重要的经济作物正是美味巧克力的来源。来自法国和美国的研究人员利用454、Illumina和Sanger测序，拼接出76%的可可基因组，并鉴定出28,798个蛋白编码基因。

研究小组使用的是全基因组鸟枪法策略，产生了26 Gb原始数据。利用这些原始数据，他们用罗氏的Newbler软件完成了拼接，其中包含25,912个contigs和4,792个scaffolds。拼接的总长度为326.9 Mb，占可可基因组预计大小（430 Mb）的76%。

真菌和oomycete疾病是全世界可可种植的主要限制，寻找天然的抗病基因也是可可育种计划的主要目标之一。研究人员鉴定出两类抗病基因，发现许多抗病基因的QTL位点存在关联。

研究人员还发现了编码可可脂生产的基因。优质可可豆中含有50%以上的可可脂，但84个基因控制了可可脂的量而不是质。其他重要的基因也被发现，如味道、天然抗氧化剂、香气、激素、色素等。改变这些基因可能产生味道更佳的巧克力，甚至更健康的巧克力。

随着基因组测序的不断深入，更多与美味相关的秘密被揭开。若干年后，我们也许能品尝到更多风味更佳、无农药无化肥的绿色食品。（生物通 余亮）