番茄是全球种植最广、消费最多的果蔬之一，其风味和营养品质一直是消费者关注的核心。赋予番茄独特的香气，成为风味育种中一个颇具吸引力的目标。
近日，湘湖实验室生物技术研究院徐盛春团队及澳大利亚阿德莱德大学等单位合作的研究成果在《农业科学学报（英文）》（Journal of Integrative Agriculture，JIA）优先在线发表。该研究利用CRISPR/Cas9基因编辑技术，首次成功创制出具有“爆米花”特征香味的番茄新种质，为番茄风味改良提供了全新的策略和遗传资源。
有爆米花香气的番茄其他主要农艺性状未受影响。JIA供图
2-AP（2-乙酰基-1-吡咯啉）是“爆米花”香气的主要贡献物质。在香米中，BADH2基因的功能受损导致2-AP含量升高，从而产生“爆米花”香气。这一机制在高粱、谷子和花生等多种作物均存在。然而，番茄中的BADH2是否具有相同的功能，此前尚不明确。
研究团队首先在番茄基因组中鉴定出两个BADH家族基因SlBADH1和SlBADH2，并在番茄栽培品种中分别及同时敲除了SlBADH1和SlBADH2。研究发现，单独敲除SlBADH2即可使番茄叶片和果实产生明显的“爆米花”香气，并且2-AP含量显著上升，表明SlBADH2是调控番茄2-AP合成的关键基因。
同时敲除SlBADH1和SlBADH2的双突变体，其2-AP含量在叶片和果实中均比SlBADH2单突变体高出四倍以上，说明SlBADH1也正向参与调控2-AP的积累。更重要的是，这些香气突变体在开花时间、株高、单果重、可溶糖和有机酸等主要农艺性状上与野生型没有显著差异，实现了“风味改良不减产”的目标。
该研究在番茄中揭示了SlBADH2基因控制2-AP生物合成的主导作用，并通过多基因编辑策略，成功将香米中的“爆米花”香气性状导入番茄，创制了全球首例具有该特征香味的栽培番茄材料。这项工作为通过编辑保守的香气代谢通路来跨物种改良蔬菜风味提供了概念验证和有效范例。
湘湖实验室研究员徐盛春和于景印为文章共同通讯作者，副研究员郑鹏和博士后蒋伟、陈琼琳为共同第一作者。该研究得到了国家自然科学基金、浙江省“三农九方”农业科技协作项目和中国博士后科学基金的资助。（中国科学报 李晨）
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