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黄瓜的风味品质

黄瓜的风味品质

黄瓜(Cucumis sativus L),葫芦科黄瓜属植物,一年生攀缘性草本植物,在世界范围内广泛种植,果实清香可口,营养价值丰富,是百姓餐桌上的家常菜,且具有一定的美容作用。据统计,每年约超过7,000万吨的黄瓜用于人类的新鲜食用或深加工过程(http://faostat3.fao.org/home/E)。据联合国粮食及农业组织统计,2013年,我国黄瓜生成总值232亿美元,占世界黄瓜总产值的65%。黄瓜根据地理位置不同分为东亚类型、欧亚类型、西双版纳类型和印度类型四大类型(图一)(1)

图一 黄瓜种类及其种植地理位置分布。

我国育种科学家一直致力于黄瓜品质的改良,之前主要集中在商品品质改良,如黄瓜果实形态、粗细均匀度、色泽等方面都取得了巨大的进步,例如目前我国北方的市售黄瓜都达到“顶花带刺瓜条直”等外观商品品质的要求(图二)。但黄瓜的风味品质方面不容乐观,风味物质是指那些能对人的嗅觉(气味)和味觉(滋味)产生刺激而获得感觉的化合物,在日常生活中常接触到的如蔬菜的清香(多为醇和醛类化学物质)和水果香(多为内酯化合物)。随着人民生活水平的提高,消费者对黄瓜风味的要求也逐年提高,现在消费者常抱怨“黄瓜越来越没有黄瓜味了”,这些突出的生产上的实际问题严重影响了我国菜农效益,因为黄瓜的外观商品品质直接决定了消费者要不要“买”,而风味品质则决定了消费者要不要“再买”。同时,国外育种公司的先进育种水平也给我国黄瓜种植业带来巨大冲击,因此,迫切需要加强黄瓜风味性状遗传和调控的相关基础研究,提高育种水平,培育出商品品质和风味品质俱佳的新品种,满足消费者需求。

图二 我国常见的市售黄瓜。

关于黄瓜苦味的研究

大约十多年前,人们还经常买到有苦味的黄瓜,越到瓜把越苦是当时消费者对黄瓜的普遍印象。黄瓜的苦味来源于化合物葫芦素,有研究表明葫芦素能够抑制癌细胞的生长,用于癌症治疗。尽管黄瓜的苦味物质对人类健康有诸多的好处,但消费者喜欢购买没有苦味的黄瓜依然是大势所趋(生于忧患,死于安乐呀)。在黄瓜育种学家的不懈努力和推广下,目前“苦黄瓜”在市场上已经基本绝迹。最近,我国科学家领导,对于黄瓜苦味物质生物合成途径、调控及驯化分子机制进行了详尽研究,揭开了黄瓜由苦到不苦驯化过程的秘密(图三)(2)。研究认为黄瓜苦味物质的合成受到两个重要开关基因BlBt的控制,Bl控制叶片苦味,Bt控制果实苦味。在长期的人工驯化过程中,育种家通过调控BtBl的基因表达模式,实现了提高叶片中的葫芦素含量(提高黄瓜植物的抗虫抗病等特性)和消除果实中葫芦素的积累(满足消费者的口感需求)。

关于黄瓜清香味的研究

关于黄瓜的清香味物质代的究大多只是停留在化学分析阶段,目前我们知道黄瓜机械破碎后产生的清香物质是以(E,Z)-2,6-壬二烯醛(nonadienal)为主的醇醛类化合物,推测其生物合成可能是由脂肪酸在脂肪氧合酶的作用下经降解、氧化等系列反应后生成。然而,除了(E,Z)-2,6-壬二烯醛,会不会有其它的化合物影响黄瓜风味品质也并不清楚。因此,需要加强对于黄瓜风味物质的全面认知,明确消费者喜好的化学组成,通过现代分子生物学手段构建和解析相关黄瓜风味物质代谢调控网络。


图三 黄瓜苦味品质人工驯化过程的分子机制。

展望

目前来说,我们依旧缺乏对黄瓜风味物质的全面认知,所以利用高通量、高分辨、高灵敏度的现代仪器分析手段,全面定量“数字化”地跟踪黄瓜风味物质种类及含量是非常重要的,再结合消费者的口感评价体系,明确黄瓜风味品质的育种目标,探明黄瓜风味品质形成的遗传机理,通过现代分子育种技术和手段,创造商品品质(顶花带刺瓜条直)和风味品质(清香浓,无苦味)俱优的新品种,满足消费者需求。

(魏国 王国栋课题组 供稿)


参考文献

1. Qi JJ, et al. (2013) A genomic variation map provides insights into the genetic basis of cucumber domestication and diversity. Nat. Genet. 45(12):1510-U1149.

2. Shang Y, et al. (2014) Biosynthesis, regulation, and domestication of bitterness in cucumber. Science 346(6213):1084-1088.