漫步在当地杂货店的农产品通道，你会发现琳琅满目的各种西红柿从樱桃到葡萄，从梨形到大块牛排和粗糙的传家宝。南瓜、也一样土豆，黄瓜和绿叶蔬菜。这些丰富多彩的颜色、形状和大小不是自然选择的结果，而是人类选择的结果。
几千年来，农民和植物育种家已经在水果和蔬菜中发现了有用的突变——水果更美味、产量更高、形状新颖——并通过传统育种技术保存了这些特征。这一过程是缓慢的，但如果你多次杂交不同的品种，最终你可能会创造出足够新的、足够畅销的品种，并被称为自己的品种。
广告
这种缓慢而稳定的传统育种过程将因基因图谱的进步而得到极大的推动。有了番茄或黄瓜的基因组，植物育种者不必等上几个月，等到番茄结出果实，就知道番茄是梨形还是圆形。相反，他们可以在幼苗的DNA中寻找提示标记，这些标记编码特定的水果形状、大小和颜色。这种“分子标记辅助选择”技术有望缩短传统植物育种过程的时间。
埃斯特·范德·克纳普(Esther van der Knaap)是基因研究领域的前沿人物，研究植物的DNA是如何指导果实像温室里的黄瓜一样长得又长又瘦，或者像牛排上的番茄一样又圆又矮。在她的实验室在佐治亚大学，博士后和本科生把西红柿切成两半，放在平板扫描仪上，测量不同基因组合产生的精确形状和大小。
在2018年11月9日发表于该杂志的一篇论文中自然通讯van der Knaap宣布，他发现了两个基因家族，这两个家族似乎在使水果和蔬菜变圆或变长方面起着关键作用。水果和蔬菜在技术上是植物的可食用器官，这些器官通过细胞分裂生长和发育。
“为了形成某种形状，比如长形或圆形，你需要有特定的细胞分裂模式，”van der Knaap解释说。"细胞要么水平分裂，要么垂直分裂"
这是有意义的。一个器官的细胞从中间水平分裂的越多，它们就会水平地形成更多的组织，形成更胖、更圆的水果。
van der Knaap和她的同事在番茄基因组中发现了一种叫做OVATE的特殊基因，它似乎负责制造蛋白质，告诉细胞以垂直方式分裂。当更多的细胞左右分裂时，生长模式产生拉长的果实。完全圆形的樱桃番茄和梨形番茄的区别就在于OVATE。
van der Knaap说，野生西红柿，就像秘鲁、厄瓜多尔和墨西哥的本土品种一样，总是又小又圆，这意味着梨形和其他细长西红柿是后来出现的突变。早在20世纪30年代，植物生物学家就把这种伸长突变称为OVATE，但对其背后的实际遗传机制一无所知。
现在van der Knaap已经鉴定出了OVATE蛋白，以及与OVATE相互作用的另一个名为TRMs的蛋白家族，它为使用标记辅助选择的植物育种者提供了另一个工具。如果有OVATE和TRM标记，你可以肯定果实会被拉长。如果其中一个缺了，就得回到四舍五入。Van der Knaap说，这将加快育种过程，让种植者专注于更棘手的特性，如产量和抗虫害能力，不那么容易与一两个基因联系起来。
所以现在的问题是，这些植物遗传学上的进步是否意味着你的农产品货架上很快就会有方形的西红柿或金字塔形的南瓜?van der Knaap说，不太可能，但不是因为技术上不可能。她说，在番茄基因组中有大量奇怪的突变，导致了看起来疯狂的水果。由于这些突变是自然发生的，它们可以在实验室中被分离和复制。
但是方形西红柿和其他奇形怪状水果的问题是双重的，范德克纳普说。首先是转基因问题。如果植物育种者使用基因编辑来直接调整或替换食用植物中的基因，那么这些菌株就被认为是转基因作物，人们会被食物中的转基因作物吓坏。
其次，全新的水果和蔬菜形状可能只是尝起来很恶心。
van der Knaap说:“有些突变非常奇怪，没有种植者会种植它们，因为它们有很多其他问题。”“它们每株只有几个果实，或者它们尝起来很糟糕，因为当你以非常奇怪的形状种植水果时，你会破坏激素平衡。它可能一点也不多汁可口。”
van der Knaap说，如果你真的想种一个方形的西红柿，就像日本人做的那样，在它周围放一个盒子疯狂的方形西瓜．“这将是一个高端番茄，”研究人员说。“我不知道我是否愿意为此买单。”
广告
