辣椒的“辣基因”大白于天下

由于辣椒的辣味，食草动物不敢咀嚼它的种子；也因为它的辣味，辣椒深受美食爱好者的追捧。《舌尖上的中国》曾说过，辣不是一种味道，而是一种刺激引起的感觉。这是真的？

接近科学

中国科学家破译“辣基因”

完成基因组测序，构建高密度连锁图谱

近日，贵州省遵义市农业科学院领衔的科学家团队完成了首例辣椒的高质量参考基因组测序，让辣椒的“辣基因”为世人所知。

据了解，此次进行辣椒全基因组测序的辣椒品种为遵义农科院选育品种“尊腊1号”和墨西哥野生品种“奇特平”。研究人员分别对“尊拉1号”和“Chiltepin”进行了全基因组测序，构建了高密度连锁图谱，拼装出高质量的基因组精细图谱。两个基因组大小约为3.3Gb，分别有35336和34476个基因，12对染色体，约90%的基因锚定在这些染色体上。

辣椒素主要由辣椒素和二氢辣椒素组成，能产生辣椒果实特有的辛辣味。研究人员在辣椒中发现了51 个参与辣椒素生物合成的基因家族。虽然这些基因家族在番茄、马铃薯和拟南芥中也有同源基因，但一些关键基因在辣椒中有明显的拷贝数扩增。通过对不同辣度辣椒相关转录组数据的对比分析，推测AT基因家族中可能负责最终合成辣椒素的AT3-D1和AT3-D2基因协同合成并积累了不同辣度的辣椒素。含量，这可能是与辣椒素积累相关的一个关键因素，可以决定不同品种辣椒的辣度。

研究人员进一步分析了辣味和非辣味辣椒品种的基因序列及其在果实中的表达情况，发现AT3-D1基因的编码区（可翻译成蛋白质的序列）在非辣味辣椒品种中存在显着差异。 -辣味品种。辣椒中的部分序列丢失，导致蛋白质翻译过程发生异常，无法合成与辣味有关的物质，这就是一些辣椒品种不辣的原因。

美国农学会主席、新墨西哥州立大学辣椒研究所所长Paul Bo?sland教授认为，中国科学家主导完成的高质量辣椒基因组图谱的完成，为辣椒研究翻开了新的一页，将促进辣椒抗逆性、品质等重要农艺性状基因的定位研究，为通过分子育种改良辣椒品种奠定基础，也将促进茄科植物的进化研究，以及对辣椒品种的基础生物学研究。果实发育机制

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一家之言

培育抗病品种是重中之重

秦程

近年来，随着我国辣椒产业的蓬勃发展，由于耕地面积有限，受土地、气候等条件限制，追求高产高效，连作种植普遍存在多年的花椒，使土地难以轮作。辣椒连作障碍现象越来越严重（同作物或相关作物连作后，即使在正常管理条件下，也会出现减产、品质差、长势差的现象，这是连续种植障碍）。辣椒连作障碍的主要症状是病毒病、立枯病、青枯病等病原菌不断积累，导致病害加重，严重影响辣椒产量和品质，制约辣椒的快速发展、我国辣椒产业转型升级。

上述三种主要病害的病原菌在土壤中存活时间较长（旱地35年），即使改进栽培措施和种植结构，也难以取得明显改善。化学防治与生物防治相结合。其防治效果使其自发现以来一直是困扰辣椒生产的一大难题，引起了国内外研究人员的广泛关注。

从“植物健康管理”的角度来看，辣椒抗病品种的选育被认为是最紧迫、最有效、最环保的出路，即利用寄主的抗病性是目前最有效的途径之一预防疾病的方法。通过传统杂交育种技术选育辣椒抗病新品种效率低（6年至7年，甚至更长），将经典遗传学、现代分子生物学技术与传统杂交育种技术相结合，将对辣椒进行大幅度改良。提高抗病性（34年）的育种效率是解决我国辣椒连作障碍的最佳途径。

帮忙查询

辣椒为什么辣？辣椒辣味的遗传分子机制是什么？野生辣椒和家养辣椒有什么区别？哪些蔬菜还保留着带来辣味的“辣基因”？中国辣椒育种者最近关注的焦点是什么？针对大家感兴趣的一系列问题，遵义农科院秦成博士一一解答。

基因同源，西红柿为什么不辣？

研究表明，辣椒基因组含有大量重复序列，约2.7Gb（占基因组大小的81%），远高于其在西红柿（479Mb，61%）和马铃薯（399Mb，61%）中的含量， 而Gypsy (54.5%) 和Copia (8.6%) 是重复序列的两种主要类型。进一步的进化分析表明，吉普赛人在大约30 万年前经历了一次大规模的扩张和复制，导致胡椒基因组的大小是番茄和马铃薯基因组的四倍。

比较辣椒及其近亲番茄的基因组，发现这两种植物都具有产生辛辣辣椒素的基因，但番茄有4 个非功能性基因拷贝，而辣椒有7 个非功能性拷贝和1 个基因的工作拷贝。

在辣椒与其他茄科植物的基因组比较和进化分析中，研究人员还发现，辣椒与西红柿和马铃薯一样，经历了一次三倍体化事件和一次全基因复制事件，但源自茄科的辣椒属分支并没有经历全基因组重复，进一步证实辣椒基因组的扩增是由近期重复序列的扩增和复制引起的。相对于马铃薯和番茄，辣椒基因组产生了大量的重排和易位事件。

解释

辣椒有多难？

虽然约有三分之一的人吃辣，辣椒是重要的经济作物，但国际上对辣椒的基础研究相对薄弱，与茄科的西红柿、马铃薯等其他作物相比，辣椒具有显着影响。差距。原因在于辣椒基因组庞大且非常复杂，对辣椒基因组进行测序需要突破三

　　通过解读全球发表的所有关于辣椒的研究论文及其他物种相关的研究成果，研究人员最终选定了以下生物学问题：辣椒基因组扩增的原因，这有助于解释辣椒属基因组的进化;茄科的进化，这有助于研究辣椒属在茄科及单子叶植物中的进化地位;辣椒人工选择的分子印迹的发掘，这为辣椒分子育种提供重要的基因资源。通过辣椒与西红柿果实发育全过程的比较分析，获得了辣椒果实成熟后仍然坚硬等生物学特性相关的候选基因，为辣椒开展分子标记辅助育种提供了重要的基因资源。

　　未来的辣椒什么样?

　　目前，在我国辣椒的育种仍然以传统的杂交育种为主，应用生物技术辅助选育种的水平相对较低，究其原因主要有两个方面：对辣椒进行分子领域的研究严重滞后于其他主要农作物和其他大宗蔬菜，如番茄、黄瓜、大白菜、马铃薯等;缺乏对辣椒核心种质资源的整体研究以及对辣椒重要经济性状，如不育性、恢复性、抗病性等的深入研究。辣椒基因组图谱的公布促进了辣椒抗性、品质等重要农艺性状基因的定位研究，为通过分子育种进行辣椒品种改良奠定了基础，同时还促进了茄科植物的进化研究，以及果实发育机理等基础生物学研究。

　　下一步辣椒研究的重点是如何打通上游的理论研究和下游的应用研究，借助基因组学的研究成果，指导辣椒分子育种，选出好的杂交品种，真正能为老百姓收入增加创造机会，科研才实现了其基本的社会价值。做好辣椒种质资源精准鉴定与评价及抗病候选基因挖掘，加速抗病分子育种，尽快解决制约我国辣椒产业的快速发展和转型升级的重大问题，是我国辣椒育种人员近期关注的焦点。

　　王蕾 本报记者 缪翼

　　链接

　　辣椒会辣手

　　人们所说的辣味，其实并不是一种味觉，而是一种痛觉，是辣椒素等化学物质刺激细胞，在大脑中形成了类似灼烧的微量刺激的感觉，不是由味蕾所受到的味觉。因此，只要有神经能感受到的地方，就能感受到辣。

　　吃辣为什么会上瘾

　　当辣椒的辣味刺激舌头、口腔的神经末梢时，机体的神经系统会反射性地出现心跳加速、唾液及汗液分泌增加、肠胃蠕动增快而加倍工作。同时，兴奋性的刺激会使大脑释放出内啡肽，再继续吃下去，大脑又会以为有痛苦袭来，于是释放出更多的内啡肽。内啡肽会促进大脑内另一种物质——多巴胺的分泌，多巴胺是一种脑内分泌，相当于每个人体内的“奖励系统”，是一种类似肾上腺素的物质，可以影响一个人的情绪，在短时间内令人高度兴奋。于是享乐主义的大脑让人们对吃辣“上瘾”，以至于闻到浓郁的辣味就有进食的冲动。

　　辣出来的热是幻觉

　　即使在常温下，吃辣椒也会产生一种“火热”的灼烧感，这是为什么呢?因为感觉。辣椒中带有一个活跃的化学物质叫辣椒素，科学家发现，它可以激发口中一种名为VR1的受体，继而剥离了感应神经元的电子，传递出辛辣刺激的信号。但VR1受体本身并未感应到辣椒素存在，而主要是进行热感应，因此，当VR1受体被辣椒素激发后，大脑最终受到的信号却是类似喝了滚烫的水一样的灼烧感，这并非是真正灼烧，而是神经受体被“迷惑”后发出的灼烧的幻觉。

　　我国重辣版图

　　西南大学历史地理研究所蓝勇教授对中国饮食辛辣口味分析后，绘制出了中国“吃辣”版图。“重辣区”包括四川、湖南、湖北、贵州等地。

　　贵州的辣，种类齐全，辣得刻骨铭心，让人想起来胃就会一阵绞痛;云南的德宏拥有世界上最辣的辣椒品种，那就是云南象鼻涮涮辣，辣度是朝天椒的20倍～30倍;四川讲究辣椒入到菜里面的味道，辣的味道都在那红油里;湖南人好用新鲜辣椒或者干辣椒炒菜，无辣不欢;湖北各地市辣菜介于干辣和麻辣之间，家家户户热爱辣味;江西有个地方可能是全中国吃得最辣的地方，那就萍乡市，这地方煮粥、炖汤都要放辣椒;广西气候十分适合种植辣度高的辣椒，辣椒是人们生活饮食里不可或缺的一个部分。