本报记者吴佩
追求美味是人类的天性。在长期的饮食判断中，挑剔的味蕾可能会告诉你：黄瓜的味道应该是清新爽口的，西瓜和甜瓜的味道则应该是甜甜的。然而，恰恰是这几种理应非常“甜蜜”的葫芦科蔬果，却与生俱来携带着“苦味”基因。一旦遭遇生存逆境，它们的果实就有可能会变得苦涩难吃。
那么，这些蔬果的苦味是怎么形成的？它们的苦味基因又能不能被精准调控、加以利用？日前，中国农业科学院蔬菜花卉研究所副研究员尚轶和研究员黄三文综合运用基因组大数据等多种研究手段成功揭示葫芦科植物的“苦味”秘密。这项题为“葫芦科作物苦味性状的趋同驯化与差异进化”的研究，以长篇幅研究论文形式发表在国际知名学术期刊《自然·植物》上，引起广泛关注。
研究苦味具有实用价值
自然界中的每一种植物都有属于自己的味道，酸甜苦辣，各有千秋。而与其他味道相比，苦味显然不受人们的欢迎。长期从事蔬菜基因组研究的黄三文说道：“苦味在果实中的存在，不仅会影响蔬果的品质，也会影响农民的生产效益。如果能深入了解蔬果苦味形成的遗传机理，就能解决这些问题。”
植物的苦味到底是怎么形成的？“味道的获得和丢失，与植物中次生代谢产物在作物可食用部分的分布和积累密切相关。”据尚轶介绍，次生代谢产物是植物在与外界环境长期相互作用过程中产生的天然化合物，有的具有令人愉悦的清香味，有的却具有苦味或毒性。
虽然科学家早就知道植物的味道与次生代谢产物有关，但是每种植物的次生代谢产物都有成千上万个，而且结构各异，要准确地找出影响味道的次生代谢产物，并找到控制它们的基因开关，无异于大海捞针。
尽管对于消费者和生产者来说，苦味会影响蔬果的品质，但对于植物本身来说，苦味却并不是坏东西。“苦味是植物防御病害、保护自己的一种‘天然武器’。”黄三文告诉记者，早在数年前，欧洲就已经培育出不苦的黄瓜，果实不苦，其他部位也不苦，但这也使作物失去了自身防御的武器。“如何更加精准调控苦味基因，让它们在可食用部位不苦，在其他部位苦，从而既能保证果实品质，又能保证其仍具有防御病害的能力，这成为了摆在科学家面前的一道难题。”
“要实现这一目标必须在基础研究领域有所突破。”黄三文强调说，与大田作物和模式物种相比，蔬菜作物的基础研究又相对比较薄弱，因此加强对苦味基因的研究显得迫在眉睫。
大数据帮忙揭开神秘面纱
从2005年起，黄三文率领团队致力于蔬菜作物基因组、变异组及转录组等大数据研究，为研究重要园艺性状、开展分子育种提供不可缺少的基础工具。随后，尚轶带领的科研小组开始尝试将基因组等大数据研究应用到代谢研究中。
“我们研究发现，黄瓜的苦味是由葫芦素引起的。实验证明，极低量的葫芦素就能引起明显的苦味，比典型的苦味剂咖啡因还要苦100倍左右。”据尚轶介绍，2014年，团队从黄瓜的2.4万个基因中找到了控制黄瓜苦味合成和调控过程中的11个关键基因，由此成功阐明黄瓜苦味物质生物合成、调控及驯化的分子机制。
在揭秘黄瓜苦味基因之后，科研团队并不满足，尚轶小组开始研究另一个重要问题：与黄瓜同属于葫芦科的西瓜、甜瓜等是否存在类似的分子机制？如果是，是否可以借鉴黄瓜苦味研究成果，在西瓜、甜瓜中也实现可操控的无苦味品种培育方案，彻底解决苦味对葫芦科植物商品品质的影响？
经过两年时间的努力，他们发现葫芦科植物具有非常相似的的苦味性状驯化的历史，进一步揭示出葫芦科植物保守但又分化的苦味合成及调控分子机制。采访中，尚轶向记者解释:“所谓‘保守’是指黄瓜、西瓜、甜瓜驯化历史很相似，都经历了从果实极苦到不苦的过程；所谓‘分化’是指这三者苦味物质即葫芦素结构及合成过程存在差异。”
“2014年，我们发现了黄瓜中有9个基因负责苦味物质葫芦素的合成，另两个‘主开关基因’B1和Bt控制其他9个苦味合成基因的表达与否。其中，B1负责控制叶片苦味，Bt控制果实苦味。在当时的研究中，我们已经把苦味合成通路与调控通路都解析了。现在，在西甜瓜的研究中，这种精准调控继续得到实现。”尚轶兴奋地对记者说，“欧洲是通过阻断合成基因来培育不苦的黄瓜，而我们的研究则更有针对性，能够培育叶片苦而果实不苦的优良品种，在提升蔬果品质的同时又兼顾了抗虫性。”
“苦味”在育种和药用上大有可为
“苦味”的研究会对生产生活带来什么改变？2014年，在科研团队成功打开黄瓜苦味基因密码后，与黄三文长期合作的湖南蔬菜所黄瓜育种家陈惠明帮助华南地区培育出了4个黄瓜新品种，眼下正在彻底解决了华南黄瓜容易变苦的生产难题。
“与黄瓜新品种选育类似，利用现在的研究成果，我们可以通过精确调节西甜瓜的根和果实中苦味合成，一方面确保西瓜、甜瓜果实中不积累苦味，商品品质更好；另一方面，还能提高根中的苦味含量，进而提高作物抵御土壤中病菌、害虫侵害的能力，减少农药使用，提高产量。这样的优秀品种无疑是广大菜农朋友们迫切需要的。”黄三文向记者介绍，这次研究是利用基因组学知识改良蔬菜瓜果品质又一成功实践，随着育种方面研究的推进，相关品种的面市指日可待。
苦味可以被去除，当然也能被利用。尚轶告诉记者，他们在研究中发现，黄瓜中的苦味来自葫芦素C，但甜瓜和西瓜中的苦味则分别来自葫芦素B和葫芦素E，后两者都具有很强的药用价值。据了解，古代医书《本草纲目》记载甜瓜的瓜蒂具有催吐及消炎的功效，其瓜蒂正含有大量的葫芦素，现代医学研究也证明葫芦素能抑制癌细胞生长。
“苦味在医药上的应用，充分应证了‘良药苦口’的说法。”尚轶表示，随着葫芦素合成和调控机制的破解，利用“苦味”开发合成治癌药物已成为可能。由于甜瓜瓜蒂有限，要进一步挖掘葫芦素的药物潜力，则需要借助生物合成的方法进行生产，这也是团队未来努力的一个方向。
“研究还具有另外一个重要意义。我们首次利用比较基因组学阐明了不同苦味物质间结构细微差异产生的原因，实现了对苦味基因的精准调控，为做品质研究的同行提供例子和方法，也为系统解析结构异常丰富的植物次生代谢产物多样性提供了重要借鉴。”尚轶希望，在蔬菜的基础研究中未来能有更多新的方法出现，能有更多味道的基因被发掘利用，让蔬菜瓜果的味道变得更加好吃。
链接·名词解释
《 农民日报 》（ 2016年12月12日 06 版）
葫芦科
葫芦科是植物界中的一个科，其中包括葫芦，瓢瓜，黄瓜、冬瓜，南瓜、丝瓜、西瓜，甜瓜等常见的蔬菜和瓜果。葫芦科是世界上最重要的食用植物科之一，其重要性仅次于禾本科、豆科和茄科。
葫芦科，双子叶植物，约110属，700种，大部分布于热带地区，中国有约29属，142种，南北均有分布，其中有些栽培供食用或药用。草质藤本，有卷须；叶互生，通常单叶而常深裂，有时复叶；花单性同株或异株，稀两性；萼管与子房合生，5裂；花瓣5，或花瓣合生而5裂；雄蕊好像3枚，实为5枚，其中2对合生，花药分离或合生；子房下位，有侧膜胎座；果大部肉质，不开裂，主要为瓠果。有时为一纸质、囊状的干果。
地理分布：葫芦科广泛分布在全球热带和亚热带地区，但被引种到世界各地栽培。中国原产20属约130种，引种栽培的有7属约30种。
苦味素
苦味素是一类具苦味化合物的通称，在中草药成分中主要指除了生物碱、甙类以外具有苦味性质的物质。
从化学上看，它们基本上都属于萜类化合物的范畴，或者和萜类化合物的关系密切，而且多数是内酯的衍生物。苦味素可以分为一萜类、倍半萜类、二萜类和三萜类。此类成分除共同具有苦味外，生物活性是多方面的，例如地黄是滋阴药物，具有降低血糖和利尿的药理作用，栀子的果实中含有多种苦味成分，具有清热泻火作用；龙胆苦味素为环烯醚萜甙的代表，作为苦味健胃剂。此外还有川楝皮中的驱蛔成分川楝素等都属于此类成分。
一萜类
此类苦味素多是环烯醚类化合物，多以苷的形式存在。因此它们的极性较大，易溶于水和乙醇。比较常见的有存在于栀子中的栀子苷类，存在于车前子中的桃叶珊瑚苷，存在于山茱萸中的马钱素、獐芽苷等。
倍半萜类
此类苦味素有三类，一类是印防已毒素及其类似物，多存在于印防已科的植物，我国马桑科植物马桑中含有的马桑毒内酯、杜延、马桑宁、马桑亭即属于此类化合物；一类是奥类倍半萜苦味素类；还有一类是大环倍半萜苦味素类。
二萜类
此类苦小。多存在于高等植物中，如银杏、一枝黄花、夏至草、黄独、苏木等。
三萜类
此类苦味素包括存在于吴茱萸、白鲜皮、枳实、黄柏中的柠檬苦素类似物；存在于臭椿与鸦胆子中的苦木苦味素类；存在于葫芦科植物药西瓜、甜瓜、雪胆等中的四环三萜衍生物。
刘浩宁
在甘肃省庆阳市宁县的农村，枸杞算不上什么稀罕物，每到秋令时节，红红的枸杞布满了山峦，成为秋令一大特色美景。而果实黑色的枸杞就十分少见了，那紫黑剔透的浆果与众不同，以黑见长的黑枸杞有“黑珍珠”之称，如今这种黑枸杞已在宁县引种成功，并初见成效。
野生黑枸杞主要分布于宁夏、青海等高山沙林，其果实富含原花青素等养分，保健和药用价值极高，是不可多得的滋补营养佳品。
今年，宁县以特色产业发展助推精准扶贫，尝试引种黑枸杞的种植，以宁县五谷缘种养殖农民专业合作社为龙头，在焦村镇吝店村流转土地，从青海省格尔木市引进黑枸杞，建成了400亩的黑枸杞基地，当年建园，当年开花，当年挂果收益。
“养生保健如今成为一种潮流和时尚，珍贵的原生态高档滋补佳品黑枸杞极具市场潜力。黑枸杞易栽培，好管理，挂果早，收益好。我今年栽植的黑枸杞就有20%以上的挂果率，进入盛果期后，一亩地能收获枸杞干果20斤～30斤，按每斤市价400元～600元，一亩地收入过万元是不成问题的！”说起种植黑枸杞，宁县五谷缘种养殖农民专业合作社理事长李军信心满满。
黑枸杞基地建设，不仅创新了特色产业体系，拓宽了致富门路，引领农民依靠特色种植增收致富；而且开辟了新的就业途径，当地农民足不出户，就地务工创收。目前，该村尝试依托电商，实现线上线下销售。
艾草：
让农民在家门口挣到钱
《 农民日报 》（ 2016年12月12日 05 版）
王鹏飞本报记者张培奇
11月23日，冒着初冬的严寒，记者来到河南省安阳市汤阴县伏道镇岗阳村艾草种植园。不远处，一辆拖拉机冒着热气，拉着犁耙在田间来回穿梭，把收割过的艾草根部从土地里翻出。农民们排成几列，把凌乱的艾草从松软的泥土里拔出来，三五成堆，然后再运送到地头……
“我们种植的艾草一年收获两次，现在已经进入初冬，艾草已经不再生长，由于艾草生长太密，每年到了这个时候，我们都会对艾草重新进行整理，以便明年春季更好的成长。”艾草种植园负责人王红军告诉记者。
一旁正在干活的63岁的苏大娘一边整理艾草一边和记者唠家常：“俺们来这里上班，每天最少能挣40元钱呢。现在岁数大了，别的活俺又干不了。在家门口俺就能挣到钱，工资还能照常发，俺觉得干活一点也不累，这日子越过越得劲哩。”
近年来，伏道镇以扁鹊墓庙为依托，不断加大中医药文化旅游开发力度，培育形成旅游文化开发、中医药种植和中药材深加工项目等基础配套设施。目前，该镇新增土地流转2000余亩，以“公司+农户”模式大力发展以艾草为主的中药材种植。收获后的艾草经晾晒包装销往全国各地，亩效益1万余元，有力带动农民增收致富。
为了进一步加快中医药文化旅游开发力度，伏道镇还与北京国投中恒企业管理有限公司签订了托管协议，成立了艾文化产业园综合开发项目建设指挥部，计划投资５亿元，全力打造艾文化产业园项目建设。
项目负责人介绍，一期项目主要以九头仙艾综合开发为切入点，建设实施艾草种植、生产加工、生物医药、农业观光、旅游文化、中医养生、景医结合等艾文化系列开发；后续项目将建设九头仙艾艾草科技研发一条街、艾文化体验园，并搭载电子商务平台，全面构建艾产品电子商务体系。项目建成运营后，预计年产值可达30亿元、实现利税5亿元，将为带来更可观的经济效益和社会效益。
草莓：
贫困村里的“致富果”
《 农民日报 》（ 2016年12月12日 05 版）
于晓莎
山东省威海市乳山市徐家镇小浩口村，位于镇驻地西一公里。今年，该村发展了2个温室草莓大棚并引入优势草莓品种，共占地2.4亩，可为贫困村提供4个就业岗位。目前2个大棚均已完工，草莓长势良好，预计12月份上市。
草莓大棚项目建设点位于镇驻地主路南侧，附近有省道、县路，交通便利，不仅方便产品销售，而且适合发展草莓采摘项目。
小浩口村以村集体的名义成立了乳山市浩盛果蔬专业合作社，草莓大棚采取公开竞标的方式发包给种植大户，由种植大户与合作社共同经营，种植大户负责日常管理及销售，合作社提供劳动力并协助销售，种植大户每个棚每年给合作社1万元保底收益。若2个大棚的收益超过8万元，那么超出部分的利润将根据双方销售的份额进行二次分配。通过合作经营的模式既提高了种植大户的积极性，又保障的贫困村的收益。
