葡萄基因組被破譯

蔡如鵬

法國科學(xué)家宣布，他們完整地測(cè)定出一種釀酒葡萄的基因組。這是科學(xué)界首次成功破譯水果類植物的基因組。

盡管研究結(jié)果不會(huì)增加葡萄酒釀造的神秘性，但科學(xué)家們相信，它將有利于改進(jìn)葡萄酒香味，以及提高葡萄對(duì)疾病的抵抗力。

葡萄是迄今為止第四種基因組得到完整破譯的開花植物。其他已破譯的三種植物基因組分別是擬南芥(2000年破譯)、水稻(2002年破譯)和楊樹(2006年破譯)。擬南芥和水稻分別具有重要的科研價(jià)值和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。擬南芥是一種深受生物學(xué)家偏愛的模式植物。楊樹是一種在全世界廣為種植的樹木。由于生長(zhǎng)迅速，而且基因很容易操縱，植物學(xué)家也把楊樹作為一種模式植物加以研究。

尋找抗蟲害基因

來自法國和意大利的數(shù)十位研究人員參與了這項(xiàng)研究，相關(guān)論文8月26日在線發(fā)表于《自然》雜志。有消息說，加拿大、西班牙的科學(xué)家也在從事葡萄基因組的測(cè)序工作。不過，法國最終捍衛(wèi)了“葡萄酒之都”的榮譽(yù)——法國科學(xué)家領(lǐng)導(dǎo)的測(cè)序工作率先完成。

全球葡萄種植業(yè)和葡萄釀造業(yè)都急于找到有效的辦法，減少每年損失慘重的葡萄病蟲災(zāi)害，增強(qiáng)葡萄酒的香味。作為世界最暢銷的酒類之一，葡萄酒的產(chǎn)量和消費(fèi)量都是僅次于啤酒的第二大飲料酒，在國際貿(mào)易中占有非常重要的地位，每年能帶來大約2000億美元的收入。

由于葡萄非常容易遭受病蟲害，歐洲葡萄種植使用的農(nóng)藥量占全歐洲農(nóng)田農(nóng)藥使用量的46％。在法國，葡萄種植園占到已開采農(nóng)田的3％，而使用的除草劑卻占到20％。法國國家基因測(cè)序中心主任魏森巴德說，科學(xué)家希望能夠通過破譯葡萄基因組，篩選抗病蟲基因并培育出優(yōu)良抗病蟲品種，減少農(nóng)藥使用，使葡萄種植滿足環(huán)境保護(hù)的要求。

法意兩國科學(xué)家選擇了釀造葡萄酒的主要原料——黑皮諾葡萄作為測(cè)序的對(duì)象。黑皮諾葡萄是法國北部著名的勃艮第釀酒區(qū)的標(biāo)志性品種，幾乎所有的葡萄酒都是由它釀造而成的，選擇黑皮諾葡萄還因?yàn)樗哂薪H繁殖的基因類型，比較容易排序。

研究人員先將黑皮諾葡萄的DNA分割成幾百萬個(gè)小的片段，再分別進(jìn)行測(cè)序，最后利用計(jì)算機(jī)程序?qū)⑺械男蛄衅唇悠饋恚玫揭粋€(gè)完整的基因組序列(含有的基因數(shù)超過3000個(gè))。

魏森巴德說，參與研究的科學(xué)家識(shí)別出了一些在抗病蟲方面起決定性作用的基因，比如分離出可以增強(qiáng)葡萄對(duì)白粉病的抵抗力的基因。白粉病是一種常見的植物病蟲害，黑皮諾葡萄尤其對(duì)該病沒有抵抗力。

不過，魏森巴德也承認(rèn)，培育出令人滿意的葡萄品種必須經(jīng)過對(duì)幾代甚至十幾代葡萄的不斷改進(jìn)完善，一般一年只能培育一代葡萄。因此，基于基因組測(cè)序結(jié)果而開發(fā)的抗病蟲葡萄品種至少在10年后才能問世。

未來：培育“更健康”的葡萄

研究人員還發(fā)現(xiàn)黑皮諾葡萄與香味有關(guān)的基因數(shù)量是其他已完成基因排序的植物的兩倍，這意味著葡萄酒的香味可以追溯源至基因的層面。在這些與葡萄酒香味特征直接相關(guān)的龐大基因家族中，有許多都和丹寧酸、萜類化合物密切相關(guān)。

丹寧酸是葡萄皮和葡萄籽中具有澀感的化合物，尤其被認(rèn)為是口味平衡的葡萄酒中很重要的成分。人們還認(rèn)為它有助于防止動(dòng)脈硬化。萜類化合物是許多植物和花朵精油中最主要的成分，廣泛用作食物的自然香味添加劑，也是香水的主要成分。

該研究還確定了葡萄中自藜蘆醇的基因來源。人們一直普遍認(rèn)為，紅葡萄酒中的抗氧化成分白藜蘆醇有益健康，認(rèn)為它能防止老化，增強(qiáng)抗病毒能力。

此前，英國格拉斯哥大學(xué)在對(duì)多種果汁進(jìn)行分析后發(fā)現(xiàn)，紫葡萄汁中的抗氧化物質(zhì)含量較高，比其他果汁更有益健康。抗氧化劑在保護(hù)人體免受自由基損害方面發(fā)揮關(guān)鍵作用，它通過抑制自由基來維持身體氧化平衡，延緩衰老，并能降低癌癥和心臟病等疾病的發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)。

法國斯特拉斯堡路易斯巴斯德大學(xué)的研究人員，在《心血管研究》上發(fā)表文章說，葡萄汁有助于防止心臟疾病，是因?yàn)槠渲械亩喾涌梢宰璧K一種與心血管疾病相關(guān)的蛋白質(zhì)產(chǎn)生。

不過，魏森巴德指出：“我們能夠創(chuàng)造出具有不同香味的葡萄變種，但是否能改變葡萄酒的品質(zhì)則完全是另一回事。”