柑橘可以不再那么酸

云無心

牽牛花的顏色跟柑橘的酸度能扯上關(guān)系？科學(xué)家們從牽牛花顏色中，找到了讓柑橘不酸的辦法。

酸和甜是柑橘口味中最關(guān)鍵的兩個(gè)指標(biāo)。甜來源于糖的積累，酸則取決于細(xì)胞液泡中的酸度。甜與酸比例適當(dāng)，會(huì)讓柑橘有和諧豐富的滋味。當(dāng)然，這個(gè)“比例適當(dāng)”是因人而異的。

植物細(xì)胞的細(xì)胞膜內(nèi)是細(xì)胞質(zhì)，里面飄著一個(gè)個(gè)液泡。一般而言，細(xì)胞質(zhì)是中性或弱酸性的。柑橘中的酸味，就來源于液泡中的酸。酸度取決于氫離子濃度。科學(xué)家用PH值來衡量酸堿度。PH值為7是中性，數(shù)值越小，酸度越強(qiáng)。很酸的柑橘類水果，比如檸檬，PH值能低到2以下。

在液泡膜的兩端，PH值存在著巨大的差別。而液泡膜是可通透的，正常情況下液泡中的氫離子會(huì)擴(kuò)散出來，從而降低液泡內(nèi)的酸度，同時(shí)增加細(xì)胞質(zhì)的酸度。要阻止這個(gè)“自然擴(kuò)散”的過程，就需要付出能量。在細(xì)胞中，“ATP酶”分解ATP釋放出能量，把氫離子運(yùn)送到液泡之中。這個(gè)把氫離子從低濃度區(qū)送到高濃度區(qū)的過程，很像用泵把水從低處打到高處。因?yàn)闅潆x子就是質(zhì)子，所以ATP酶也被稱為“質(zhì)子泵”。

在通常的植物液泡中，質(zhì)子與泵的比值在2～4之間，能夠把液泡內(nèi)的PH值保持到3.5左右。而在酸檸檬中，液泡的PH值可以到2，相應(yīng)的“質(zhì)子/ATP酶”比值需要低到1。這顯然不是通常的液泡ATP酶能夠勝任的。

長(zhǎng)久以來，科學(xué)家們并不清楚這么低的PH值是怎么實(shí)現(xiàn)的，更不清楚如何改變柑橘的酸。農(nóng)學(xué)家們的努力，是通過不同的雜交操作，挑出“恰好符合要求”的雜交后代。雜交嘗試足夠多，就可以得到想要的優(yōu)質(zhì)品種。

然后，牽牛花出場(chǎng)了。矮牽牛是很常見的園藝作物，花的顏色豐富多彩，甚至有時(shí)候在一天之中還會(huì)發(fā)生變化。花瓣中的色素主要是花青素等黃酮類物質(zhì)。不同的基因、不同的環(huán)境條件，決定著色素的種類和多少。而即使是同樣的色素，顯示什么顏色也要受到酸堿度的影響。比如在酸性條件下，會(huì)呈現(xiàn)紅色;到了中性，就轉(zhuǎn)為紫色;到了堿性，就顯示為藍(lán)色。

牽牛花這種對(duì)液泡PH值進(jìn)行大范圍調(diào)控的能力對(duì)科學(xué)家們很有吸引力。通過基因研究，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，矮牽牛中存在著7個(gè)調(diào)控PH值的ATP酶基因位點(diǎn)。其中的一個(gè)發(fā)生突變，就能使矮牽牛的花瓣呈現(xiàn)藍(lán)色。

生物學(xué)上有一個(gè)概念叫做“同源基因”，就是指不同物種中堿基序列很相似的基因。一般而言，同源性高的基因，往往具有類似的功能。

在矮牽牛那7個(gè)跟PH值調(diào)控有關(guān)的基因中，有兩個(gè)——PH1和PH5——在柑橘家族中存在著高度同源的序列。于是科學(xué)家們猜測(cè)：它們是不是就是控制柑橘酸度的“黑手”？

最近荷蘭科學(xué)家在《自然通訊》上發(fā)表的一項(xiàng)研究從基因?qū)用嫔咸峁┝俗C據(jù)。他們分別檢測(cè)了多種檸檬、柑橘和柚子的PH1和PH5的同源基因表達(dá)情況，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，所有酸度高的品種，這兩個(gè)基因的表達(dá)量都明顯高于同類的那些“不那么酸”的品種。

他們還找出了一些其他控制著PH1和PH5表達(dá)的基因。也就是說，柑橘類水果中“基因完好”的那些，其PH1和PH5正常表達(dá)，得到的果實(shí)酸度就會(huì)很高。而它們的表達(dá)會(huì)受到其他基因的調(diào)控，如果調(diào)控它們的基因正好發(fā)生了突變，使得它們的表達(dá)量顯著降低，也就無法合成足夠多的“液泡質(zhì)子泵”。液泡質(zhì)子泵的量不夠多，就不能使液泡內(nèi)的質(zhì)子（也就是氫離子）保持足夠高的濃度，相應(yīng)地水果就不那么酸了。

當(dāng)科學(xué)家們?cè)诨驅(qū)用嫔吓辶烁涕兕愃崤c不酸的原因，也就擁有了更加直接高效的途徑去操控它們。或許在不久的將來，科學(xué)家們就能夠通過“基因編輯”自如地去調(diào)節(jié)柑橘的酸度了。