▲新鲜胡椒

▲胡椒基因组信息香饮所供图

■本报记者张晴丹

从古代上流阶层的奢侈品到现在家喻户晓的调味品，“香料之王”胡椒演绎着各种传奇的故事。不过，万变不离其宗的是它的香辣特色，尤其“辣”味被誉为胡椒的灵魂。

胡椒为什么会辣？这要归功于胡椒碱，其含量高低决定了胡椒的辛辣程度，也是胡椒价值的重要衡量标准。一直以来，科学家对于挖掘胡椒碱的密码乐此不疲，而这些密码都藏在基因组里。在这个基因组测序井喷的时期，胡椒独特的“辣”与高科技碰撞出了更加绚烂夺目的火花。

中国热带农业科学院香料饮料研究所（以下简称香饮所）联合华中农业大学、马来西亚科学院等7家单位，绘制出我国胡椒栽培种“热引1号”染色体级别精细基因组图谱，综合解读了胡椒的基因组特征和物种进化位置，并对胡椒碱合成代谢网络和关键基因及其基因家族进行深入研究，为被子植物演化及胡椒碱生物合成提供新的见解。

10月16日国际学术期刊《自然—通讯》杂志发表这项最新成果时，胡椒辣味的神秘面纱终于被揭开。

育种数据国际领先

全世界胡椒种植面积大约多万亩，我国有40多万亩，虽然面积不大，但在世界上胡椒产量中排名第四位，主要分布在海南和云南。作为我国重要的热作产业，胡椒发展近年来逐渐面临瓶颈，消费需求的提升对于优质农产品供应要求越来越高，只有更香、更辣、更具竞争力的胡椒品种才能脱颖而出。

如何提质？“育种是关键。”香饮所副所长、研究员郝朝运告诉《中国科学报》。香饮所从未停止过对胡椒育种的研究，年，他们在海南省万宁市建成了全国首个胡椒种质圃，并陆续发现盾叶胡椒、尖峰岭胡椒两个新物种，为优质新品种的选育提供了充足的遗传资源。

郝朝运介绍，胡椒是多年生作物，传统的胡椒品种培育大概需要3~4代、约30年，效率很低，这就需要最新的分子生物学技术来加快育种进程。

而分子育种迈出的第一步也是最关键的一步，即首先要知道物种的基因构成是什么。

不过，国际上关于胡椒的分子基础研究寥寥无几，基因组研究几乎为零。“一切都是摸着石头过河。”香饮所副研究员胡丽松用这样一句话描述了当时的工作状况。研究团队自年起开始布局构建胡椒分子育种体系，虽然拥有胡椒的基础数据、育种积淀、种质资源等，但他们意识到还需要更多智慧力量的参与。

作为全国农业高校里最早开始分子生物学研究的实验室之一，华中农业大学作物遗传改良国家重点实验室也积极加入到胡椒“辣”味的揭秘队伍里，他们凭借生物信息综合分析能力带来了先进的测序技术。

胡椒碱是那把打开胡椒新天地至关重要的“钥匙”，团队成员清楚地知道他们要找出胡椒碱合成的具体控制基因是什么。胡丽松告诉《中国科学报》，在长时间的驯化和自然选择里，基因组经历着不断丢失和扩增的过程，通过基因家族扩增、比较转录组以及序列进化分析发现，胡椒碱的合成主要由苯丙烷代谢、赖氨酸代谢相关基因和酰基转移酶基因控制，这是胡椒碱合成特有的基因“符号”，与辣椒素等其他植物的风味物质合成完全不同。

此外，“与水稻、大豆等一年生二倍体作物不同，胡椒是多年生四倍体作物，很难通过自交等手段获得相对纯合的后代，因此杂合性很高，造成基因组拼接异常困难。”华中农业大学植物科学技术学院教授金双侠告诉《中国科学报》。

“关于杂合性问题，我们与很多科研单位合作，经常积极讨论，而且加入了最先进的技术进行辅助组装，才得以解决。”华中农业大学博士许忠平告诉《中国科学报》。

正是因为结合PacBio三代测序、10XGenomics、基于直接标记和染色（DLS）的BioNano单分子光学图谱和Hi-C染色体交互捕获四种测序技术，团队最终实现了胡椒染色体级别的组装，并且绘制出我国胡椒主要栽培种“热引1号”染色体级别精细基因组图谱，这也是全世界第一张胡椒精细基因组图谱。

“成果发表后，数据全球共享，可以为更多胡椒育种专家提供重要数据，意义重大。最重要的是，我们占据了国际制高点。”郝朝运说。

植物进化的核心物种

相比于胡椒的口味，科学家更







































点滴型白癜风
白癜风应该吃什么药