番茄因其風味獨特而深受消費者喜愛。現(xiàn)代番茄育種著重關注產量和抗病性，風味育種缺乏有效的方法，常有消費者抱怨“番茄越來越沒有番茄味了”。糖含量是影響番茄口感的重要因素，大多數消費者喜歡偏甜的番茄。然而，糖含量與果實大小呈負相關，現(xiàn)有番茄商業(yè)品種，尤其是大果番茄中糖含量普遍偏低。因此，如何在保障不影響番茄產量的前提下，培育美味的番茄品種是各國育種家努力追求的目標。

中國農業(yè)科學院蔬菜花卉研究所、深圳農業(yè)基因組研究所及國內科研單位合作，通過全基因組關聯(lián)分析鑒定到一個抑制果實糖積累的“剎車基因”CDPK27及其同源基因CDPK26，通過基因編輯兩個基因，可使番茄果實糖含量增加高達30%，且不影響單果重和單株產量，該發(fā)現(xiàn)闡明了果實糖積累的調控機制，為解決番茄育種中兼顧品質和產量的難題提供了新思路。相關研究成果于11月14日發(fā)表在國際期刊《自然》（Nature）上。

番茄果實中的糖主要以果糖和葡萄糖的形式積累，在果實成熟過程中，葉片光合作用的產物不斷地以蔗糖形式運輸至果實，再通過蔗糖合酶、轉化酶等分解為果糖和葡萄糖，從而使果實糖分不斷積累。然而，在果實成熟過程中，糖含量并不會持續(xù)增加，尤其在果實轉色后，糖含量反而會有些許的降低。但是，抑制果實糖分積累的分子機制尚不清楚。該研究發(fā)現(xiàn)，CDPK27/26在果實成熟過程中表達量不斷提高，可通過磷酸化蔗糖合酶SUS3促進其降解，從而抑制葡萄糖和果糖在果實中的積累。CDPK27/26基因編輯后的植株可顯著提高SUS3蛋白的穩(wěn)定性，并將葡萄糖和果糖含量提高30%以上，且果實大小和單株產量沒有顯著變化，成功解決了提高果實糖含量但不影響果實大小的育種難題。

據介紹，該項目從2017年立項之初就瞄準解決在不影響單果重的前提下提高果實糖含量的育種難題。為挖掘和鑒定抑制果實糖積累的剎車基因，研究團隊先后在北京、山東、廣東等地廣泛種植番茄材料，調查了近3000株，共計2萬余個番茄果實的表型。為了拿到準確的田間數據，團隊成員連續(xù)收集了5年分別種植在北京、山東、廣東三地材料的表型數據，最終確定了CDPK27/26作為糖積累“剎車基因”的功能。（李麗穎）