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科学家破译酿酒葡萄基因组

时间 : 2007-09-19 17:16 来源 : 中国新闻网 作者 : 蔡如鹏

  法国科学家宣布,他们完整地测定出一种酿酒葡萄的基因组。这是科学界首次成功破译水果类植物的基因组。

  尽管研究结果不会增加葡萄酒酿造的神秘性,但科学家们相信,它将有利于改进葡萄酒香味,以及提高葡萄对疾病的抵抗力。

    葡萄是迄今为止第四种基因组得到完整破译的开花植物。其他已破译的三种植物基因组分别是拟南芥(2000年破译)、水稻(2002年破译)和杨树(2006年破译)。拟南芥和水稻分别具有重要的科研价值和经济价值。拟南芥是一种深受生物学家偏爱的模式植物。杨树是一种在全世界广为种植的树木。由于生长迅速,而且基因很容易操纵,植物学家也把杨树作为一种模式植物加以研究。

  寻找抗虫害基因

  来自法国和意大利的数十位研究人员参与了这项研究,相关论文8月26日在线发表于《自然》杂志。有消息说,加拿大、西班牙的科学家也在从事葡萄基因组的测序工作。不过,法国最终捍卫了“葡萄酒之都”的荣誉——法国科学家领导的测序工作率先完成。

  全球葡萄种植业和葡萄酿造业都急于找到有效的办法,减少每年损失惨重的葡萄病虫灾害,增强葡萄酒的香味。作为世界最畅销的酒类之一,葡萄酒的产量和消费量都是仅次于啤酒的第二大饮料酒,在国际贸易中占有非常重要的地位,每年能带来大约2000亿美元的收入。

  由于葡萄非常容易遭受病虫害,欧洲葡萄种植使用的农药量占全欧洲农田农药使用量的46%。在法国,葡萄种植园占到已开采农田的3%,而使用的除草剂却占到20%。法国国家基因测序中心主任魏森巴德说,科学家希望能够通过破译葡萄基因组,筛选抗病虫基因并培育出优良抗病虫品种,减少农药使用,使葡萄种植满足环境保护的要求。

  法意两国科学家选择了酿造葡萄酒的主要原料——黑皮诺葡萄作为测序的对象。黑皮诺葡萄是法国北部著名的勃艮第酿酒区的标志性品种,几乎所有的葡萄酒都是由它酿造而成的,选择黑皮诺葡萄还因为它具有近亲繁殖的基因类型,比较容易排序。

  研究人员先将黑皮诺葡萄的DNA分割成几百万个小的片段,再分别进行测序,最后利用计算机程序将所有的序列拼接起来,得到一个完整的基因组序列(含有的基因数超过3000个)。

  魏森巴德说,参与研究的科学家识别出了一些在抗病虫方面起决定性作用的基因,比如分离出可以增强葡萄对白粉病的抵抗力的基因。白粉病是一种常见的植物病虫害,黑皮诺葡萄尤其对该病没有抵抗力。

  不过,魏森巴德也承认,培育出令人满意的葡萄品种必须经过对几代甚至十几代葡萄的不断改进完善,一般一年只能培育一代葡萄。因此,基于基因组测序结果而开发的抗病虫葡萄品种至少在10年后才能问世。

  未来:培育“更健康”的葡萄

  研究人员还发现黑皮诺葡萄与香味有关的基因数量是其他已完成基因排序的植物的两倍,这意味着葡萄酒的香味可以追溯源至基因的层面。在这些与葡萄酒香味特征直接相关的庞大基因家族中,有许多都和丹宁酸、萜类化合物密切相关。

  丹宁酸是葡萄皮和葡萄籽中具有涩感的化合物,尤其被认为是口味平衡的葡萄酒中很重要的成分。人们还认为它有助于防止动脉硬化。萜类化合物是许多植物和花朵精油中最主要的成分,广泛用作食物的自然香味添加剂,也是香水的主要成分。

  该研究还确定了葡萄中白藜芦醇的基因来源。人们一直普遍认为,红葡萄酒中的抗氧化成分白藜芦醇有益健康,认为它能防止老化,增强抗病毒能力。

  此前,英国格拉斯哥大学在对多种果汁进行分析后发现,紫葡萄汁中的抗氧化物质含量较高,比其他果汁更有益健康。抗氧化剂在保护人体免受自由基损害方面发挥关键作用,它通过抑制自由基来维持身体氧化平衡,延缓衰老,并能降低癌症和心脏病等疾病的发病风险。

  法国斯特拉斯堡路易斯巴斯德大学的研究人员,在《心血管研究》上发表文章说,葡萄汁有助于防止心脏疾病,是因为其中的多酚可以阻碍一种与心血管疾病相关的蛋白质产生。

  不过,魏森巴德指出:“我们能够创造出具有不同香味的葡萄变种,但是否能改变葡萄酒的品质则完全是另一回事。”

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