番茄是我们日常生活中常见的一种蔬菜，它含有丰富的维生素C、多种矿物质和微量元素，同时又酸甜可口，因此深受人们喜爱。番茄可以被直接食用或煮熟后食用，同时也能被用来制作番茄酱。

美味的番茄会给人带来味觉上的享受。而如果能在保持美味的同时又能保证番茄长久储存而不变软，那更会是锦上添花。就在2023年9月，我国科学家找到了让番茄即坚挺又美味的密码！

番茄（图片来源：veer图库）

出发！寻找让番茄又美味又耐压的秘诀

2023年9月18日，我国科学家在《自然-植物》杂志上发表了一篇关于对番茄基因组研究的文章，研究发现能够通过对番茄基因组改造来获得硬度和美味兼备的番茄！

研究成果发表于《自然-植物》杂志（图片来源：《自然-植物》杂志）

番茄可以鲜食或加工食用。超市里鲜食的番茄通常为圆形，且很容易变软被压烂，因此果实成熟收割的时候主要靠人工手摘。

而用于加工食用的番茄通常呈现鸡蛋状，十分硬挺，可以在成熟后靠机械收割，直接扔进车中而不必担心果实被破坏，因此收割的效率得到了极大地提升，且省去了人工收割费。

但是，这种鸡蛋形状的番茄直接食用起来的口味不如圆形的鲜食番茄那样美味，被大家直接食用时的认可度比较低。因此，科学家从番茄的基因组出发，以期寻找到既能让番茄美味又能让其抗压硬度高的秘诀！

为了探索控制番茄硬度的基因的具体位置，科学家将圆形和鸡蛋形的番茄进行杂交，并对得到的番茄种子进行大范围播种，对生成的果实进行批量研究。

最终，科学家发现番茄的形状和位于其异染色质区的FS8.1基因的位点突变紧密相关。FS8.1基因主要控制果实的生长，起到抑制子房壁细胞增殖的作用。因此，当FS8.1基因正常时，子房在各个方向上会均匀生长，最终长出的番茄是圆形。

而FS8.1基因的位点突变后，起不到抑制的效果，番茄的子房壁细胞会过度增殖，导致番茄在某一个方向上过度生长，最终形成鸡蛋形的番茄。

而FS8.1基因位点的突变并不会影响番茄内可溶性糖、有机酸及番茄红素的含量，因此不会影响番茄的味道，只会影响番茄形状与坚挺度。基于此，科学家将番茄内的FS8.1基因进行敲除，最终让番茄长出了鸡蛋形，味道不受影响但是抗压能力却得到了显著地增强。

FS8.1基因控制番茄形状（图片来源：参考文献[1]）

不光硬度，基因能决定的还有更多！

事实上，基因编辑远不止能够决定番茄的耐压程度，还能够让番茄变得更有营养。

维生素D是人体必备的营养物质，与人体生长发育紧密相关。通过基因编辑技术对番茄进行改造，能够让其变成富含维生素D的超级番茄。

在光照条件下，紫外线可以促使7-脱氢胆固醇合成转化为维生素D3。同时，番茄内也有抑制其转化为维生素D的还原酶。因此，科学家利用基因编辑技术将控制还原酶合成的特定基因进行敲除，使番茄内的还原酶的合成受限，来实现7-脱氢胆固醇含量的累积增加。

随后，科学家将番茄暴露在阳光下进行充分的紫外线照射。最终，测定改造后的番茄中维生素D3的含量发现，一个番茄中的维生素D3等同于两个鸡蛋。而改造后的番茄与改造前相比，在口味、成长周期上并没有差异。可见，每天吃一个番茄就能实现维生素D的充分补充。

维生素D（图片来源：veer图库）

基因编辑让番茄更好看

我们在挑选蔬菜水果时，不光要好吃也要好看。好看的番茄不仅会给人们带来视觉上的享受，也能激发起人们的购买欲。在市面上销售的番茄常见的颜色为红色。研究表明，通过对番茄基因组进行改性，人们可以创造出色彩更加多样的番茄。

番茄的颜色由果皮和果肉颜色决定。颜色的深浅与果实中的番茄红素、叶绿素、类黄酮等色素的含量紧密相关。颜色越红的番茄，其内部的番茄红素和类黄酮的含量越高，叶绿素含量越低。

基于此发现，科学家利用基因编辑技术将控制番茄红素和类黄酮色素合成的基因以及叶绿素降解的基因进行敲除，不让它们表达。

最终，生长出来的果实由于红色色素不能合成而绿色色素又不能被降解，从而得到绿色的番茄。之后，将此种番茄与红色番茄进行杂交，对果实的基因组进行筛选，又得到红色、橙色、粉色、绿色、棕色等多种颜色的果实。这种技术也能推广至园艺作物中，制造出更加多彩漂亮的植物。

多色番茄（图片来源：veer图库）

结语

不管是动物还是植物，基因都是控制生物个体性状表现的关键。随着科学技术水平的进步，科学家们已经在尝试利用基因编辑技术改变包括番茄在内的各种蔬果的性状，以便其能够全方位满足人类生活的需求。

相信在不远的未来，科学家们一定会创造出新奇又营养的各种蔬菜、水果，从而推动植物学研究以及相关产业的发展！

参考文献：

[1] Zhu, Q., Deng, L., Chen, J. et al. Redesigning the tomato fruit shape for mechanized production. Nat. Plants (2023).

[2] Li, J., Scarano, A., Gonzalez, N.M. et al. Biofortified tomatoes provide a new route to vitamin D sufficiency. Nat. Plants 8, 611–616 (2022).

[3] Ana Arruabarrena, Joanna Lado, Matías González-Arcos, Sabina Vidal. Targeted disruption of tomato chromoplast-specific lycopene β-cyclase (CYC-B) gene promotes early accumulation of lycopene in fruits and enhanced postharvest cold tolerance. Plant Biotechnology Journal(2023), pp. 1–3

[4] Yang. TX; Ali. M; Lin. LH, Recoloring tomato fruit by CRISPR/Cas9-mediated multiplex gene editing. HORTICULTURE RESEARCH, Volume10 Issue1.

出品：科普中国

作者：石雾遥（生物学博士）

监制：中国科普博览