胡椒基因組信息 熱科院供圖
胡椒為什么辣？胡椒堿含量的高低決定了胡椒的辛辣程度。10月16日，中國(guó)科學(xué)家宣布找到胡椒堿的來源，以及哪些基因?qū)?ldquo;辣”味機(jī)制至關(guān)重要。
《自然-通訊》雜志發(fā)表的這項(xiàng)最新成果由中國(guó)熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院香飲所聯(lián)合華中農(nóng)業(yè)大學(xué)、馬來西亞科學(xué)院等7家單位完成。他們繪制了我國(guó)胡椒栽培種“熱引1號(hào)”染色體級(jí)別精細(xì)基因組圖譜，這是木蘭亞綱胡椒目首次報(bào)道基因組組裝的物種；綜合解讀了胡椒的基因組特征，物種進(jìn)化位置；并對(duì)胡椒堿合成代謝網(wǎng)絡(luò)和關(guān)鍵基因及其基因家族進(jìn)行深入研究，為被子植物演化及胡椒堿生物合成提供了新的見解。
胡椒是木蘭亞綱胡椒目胡椒科胡椒屬的熱帶木質(zhì)藤本植物，素有“香料之王”“黑色黃金”的美譽(yù)，在人類歷史文明進(jìn)程中占有獨(dú)特地位。在中世紀(jì)的歐洲，胡椒是社會(huì)地位和財(cái)富的象征，價(jià)比金銀，可作為貨幣流通。胡椒貿(mào)易路線的拓展促成了新航路開辟、地理大發(fā)現(xiàn)等重要?dú)v史事件。當(dāng)前，胡椒廣泛種植于熱帶、亞熱帶30多個(gè)國(guó)家和地區(qū)，已成為服務(wù)“一帶一路”倡議的重要媒介作物。
研究團(tuán)隊(duì)結(jié)合PacBio三代測(cè)序、10X Genomics、基于直接標(biāo)記和染色（DLS）的BioNano單分子光學(xué)圖譜和Hi-C染色體交互捕獲四種測(cè)序技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了胡椒染色體級(jí)別的組裝?；?1個(gè)典型物種的比較基因組和系統(tǒng)發(fā)育分析，確定了胡椒及其所在木蘭亞綱的系統(tǒng)發(fā)育位置，即木蘭亞綱與整個(gè)單子葉-雙子葉互為姐妹關(guān)系，胡椒目與木蘭目-樟目互為姐妹關(guān)系，且大約在175-187 百萬年前發(fā)生分化。
同時(shí)，研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步通過基因家族擴(kuò)增、比較轉(zhuǎn)錄組和序列進(jìn)化分析，揭示了胡椒最主要的功能物質(zhì)胡椒堿生物合成的特異性，初步闡述胡椒堿生物合成分子機(jī)理。他們發(fā)現(xiàn)，胡椒堿的合成主要由苯丙烷代謝、賴氨酸代謝相關(guān)基因和?；D(zhuǎn)移酶基因控制，這一特征與辣椒素等其他次生代謝物質(zhì)的形成具有顯著差異，體現(xiàn)了胡椒辣味形成機(jī)制的新穎性。
該研究主要得到了中央級(jí)公益性科研院所基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)和農(nóng)業(yè)農(nóng)村部物種資源保護(hù)等項(xiàng)目的支持。中國(guó)熱科院香飲所副研究員胡麗松、華中農(nóng)業(yè)大學(xué)許忠平博士為論文的共同第一作者，中國(guó)熱科院香飲所研究員郝朝運(yùn)、華中農(nóng)業(yè)大學(xué)教授金雙俠為論文共同通訊作者。
相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1038/s41467-019-12607-6
