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，中國科學家宣布找到胡椒堿的來源，以及哪些基因對胡椒“辣”味機制至關重要。
《自然-通訊》雜志發(fā)表的這項最新成果由中國熱帶農業(yè)科學院香飲所聯(lián)合華中農業(yè)大學、馬來西亞科學院等7家單位完成。他們繪制了我國胡椒栽培種“熱引1號”染色體級別精細基因組圖譜，這是木蘭亞綱胡椒目首次報道基因組組裝的物種；綜合解讀了胡椒的基因組特征，物種進化位置；并對胡椒堿合成代謝網絡和關鍵基因及其基因家族進行深入研究，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藤本植物，素有“香料之王”“黑色黃金”的美譽，在人類歷史文明進程中占有獨特地位。在中世紀的歐洲，胡椒是社會地位和財富的象征，價比金銀，可作為貨幣流通。胡椒貿易路線的拓展促成了新航路開辟、地理大發(fā)現(xiàn)等重要歷史事件。當前，胡椒廣泛種植于熱帶、亞熱帶30多個國家和地區(qū)，已成為服務“一帶一路”倡議的重要媒介作物。
研究團隊結合PacBio三代測序、10X Genomics、基于直接標記和染色（DLS）的BioNano單分子光學圖譜和Hi-C染色體交互捕獲四種測序技術，實現(xiàn)了胡椒染色體級別的組裝?；?1個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，即木蘭亞綱與整個單子葉-雙子葉互為姐妹關系，胡椒目與木蘭目-樟目互為姐妹關系，且大約在175-187 百萬年前發(fā)生分化。
同時，研究團隊進一步通過基因家族擴增、比較轉錄組和序列進化分析，揭示了胡椒最主要的功能物質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、賴氨酸代謝相關基因和?；D移酶基因控制，這一特征與辣椒素等其他次生代謝物質的形成具有顯著差異，體現(xiàn)了胡椒辣味形成機制的新穎性。
該研究主要得到了中央級公益性科研院所基本科研業(yè)務費和農業(yè)農村部物種資源保護等項目的支持。中國熱科院香飲所副研究員胡麗松、華中農業(yè)大學許忠平博士為論文的共同第一作者，中國熱科院香飲所研究員郝朝運、華中農業(yè)大學教授金雙俠為論文共同通訊作者。
相關論文信息：https://doi.org/10.1038/s41467-019-12607-6
