桃子为什么会变红?这个秘密被武汉植物园知道了

大武汉客户端 2022-03-25 19:58

长江日报大武汉客户端3月25日讯(记者周劼 通讯员江珊)多晒太阳,人会变黑,果实会变红,是普通人都知道的现象,但是果实为什么会变红以及怎样变红,却是个一直没闹明白的科学课题。日前,中国科学院武汉植物园果树分子育种学科组通过对毛桃和油桃果皮在光照和遮光条件下的组学分析,找到了调控桃子果皮变红的基因以及调控机制,终于知道了成熟的桃子“酡颜醉脸”是怎么回事儿。

光照对桃果皮着色的调控模型。

与人体皮肤受到紫外线照射黑色素增多而变黑一样,桃子在感受光照时,果皮里的花青苷会积累增多而变红。花青苷的变化是果实细胞的代谢产物。果实在感受光照后,细胞内的基因发生变化,从而调控花青苷的积累与减少。据该学科组赵磊介绍,如果一方面检测代谢产物的变化,一方面检测基因的变化,将两者联系对应起来,就可以定位到调控这种变化的基因。

桃子里这个被光照激活的基因叫PpHYH,它还有一个伴侣蛋白叫PpBBX4,它们就像房子里的两个“小管家”。没太阳时,安安静静地睡觉;一旦太阳照射进“房子”,它们就“醒”了,起来忙忙碌碌地开始装修“家”,它们唤醒了几个“粉刷匠”——专管花青苷调节的基因PpMYB10.1和同源基因PpMYB10.2、PpMYB10.3去给“房子”刷红色油漆,花青苷刷了一层又一层,桃子表皮就越来越红。等到太阳落山,“房子”里变暗了,“小管家”困了,脱衣上床睡觉,PpHYH蛋白降解,PpBBX4也打不起精神,那几个“粉刷匠”没了监工,自然也消极怠工,导致花青苷积累受阻,果皮颜色呈现绿色。

研究果皮着色的关键就是找到这个“小管家”,以前的研究一直以为“小管家”叫PpHY5,而武汉植物园团队的发现则证明,与苹果、梨等水果不同,在桃果实中,这个“小管家”其实是PpHYH,一字之差的两个同源基因看着相似,其实作用不同。对PpHYH的重新精准定位是该研究的重大发现,有助于系统理解光照对果实着色的调控机制,也为果实色泽性状的遗传改良与调控提供了理论支撑。按照这个路径,以后就可以更容易找到和培育出更多喜欢晒太阳、爱“脸红”的桃子品种。

越红的果实越可口,那是因为花青苷属于黄酮类物质,具有很强的氧化活性,能够保护人体免受自由基的损伤,具有很好的保健价值。当然,果实的酸甜口感,除了花青苷,更与果实糖分的积累有直接的关系。赵磊解释,他们的研究其实也证明了一个众所周知的朴素真理,光照对果实的着色十分重要,想让桃子长得红,光照必须足。

晒太阳的果实变红是在自然界中广泛存在的现象,但变红机制似乎各具独特性。赵磊表示,他们对桃子开展的此项研究主要是想证明是否和前人对别的水果的机制研究是否一样,事实证明,光照促进水果变红的机制比想象得复杂,常见的简单现象未必有简单的答案。