韭菜（Allium tuberosum）是我國的傳統特色蔬菜，兼具食用、藥用價值，常年種植面積達40萬公頃以上，在蔬菜周年生產和供應中占據重要地位。韭菜富含有機硫化物S-烴基半胱氨酸亞砜（S-alk（en）yl cysteine sulfoxides，CSOs）而具有特殊的辛香，這類含硫化合物是韭菜風味物質的前體分子，它們構成了韭菜風味品質和保健功效的物質基礎。因此，探究CSO生物合成的分子機制既是一個重要的科學問題，也能指導韭菜品質栽培的技術創新。然而與番茄、白菜、黃瓜等大宗蔬菜相比，特色蔬菜的分子生物學研究長期受到忽視，韭菜功能基因組學研究進展非常緩慢，國內外相關報道較少，韭菜風味形成的分子機制研究尚屬空白。
5月14日，蔬菜中心科研團隊在著名國際學術期刊《Genomics》（IF=6.205）在線發表了題為“Tranome landscapes of multiple tissues highlight the genes involved in the flavor metabolic pathway in Chinese chive （Allium tuberosum）”的研究論文。該研究系統分析了中國特色蔬菜—韭菜的組織特性轉錄組，首次詳細鑒定和分析了韭菜硫代謝和CSO合成過程的關鍵基因，初步勾勒出韭菜風味前體分子CSO的生物合成框架，彌補了韭菜風味形成分子機制研究領域的一段空白，為深入開展韭菜CSO合成的調控機制研究奠定了堅實的工作基礎。
該研究以國內主栽品種“791” 韭菜為實驗材料，利用高通量測序技術，系統分析了韭菜葉片、花、花序、根狀莖、根和種子的組織特異性轉錄組，從中鑒定到22萬個韭菜基因，發現有205個基因參與硫同化、半胱氨酸和谷胱甘肽合成、CSO合成與水解釋放香氣的生化過程，并據此推測出韭菜特征香氣形成的分子通路及其關鍵酶（基因），詳細分析它在不同組織/器官中的表達模式。研究結果初步揭示出韭菜CSO合成的分子途徑，為開展韭菜風味改良的分子育種工作提供了若干新靶點，這是我院在特色蔬菜研究領域的一項創新成果。
該研究還有一個有趣的發現，不同韭菜組織中，韭花中CSO積累量最高，分別是葉片和花序的5.2和8.7倍。盡管尚不清楚韭花大量積累CSO的生物學意義，但該結果在一定程度上解釋了韭花醬作為中國特色調味品而深受人民群眾喜愛的科學基礎。
該論文第一作者為我院蔬菜中心劉寧研究員，通訊作者為武占會研究員和劉寧研究員。蔬菜中心劉明池研究員對本研究也做出了重要貢獻，研究團隊的王寶駒副研究員、佟靜博士、梁浩博士、季延海助理研究員、客座碩士研究生胡瞞瞞、韓貝貝等人也參與了部分研究工作。該項研究得到了北京市農林科學院“青年英才”計劃、蔬菜中心科創基金和農業部特色蔬菜產業技術體系等項目的資助。
蔬菜中心栽培與設施科研團隊長期以韭菜、生菜、番茄等設施園藝作物為研究對象，瞄準蔬菜品質和風味調控技術及其作用機理，開展了大量研究工作，已在園藝學報，中國農業科學，中國蔬菜等學術期刊發表重要學術論文20余篇，獲得多項國家發明專利。在該項研究的工作基礎上，科研團隊未來將持續聚焦韭菜風味相關基因的功能，解析其相關分子調控網絡，深入研究這一中國特色蔬菜風味形成的分子機理，為韭菜風味調優技術創新提供科學理論支撐，助力中國特色蔬菜產業提質增效和綠色發展。
全文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0888754321001786
圖1.風味前體分子CSO在韭菜不同組織的積累量及合成途徑
圖2. 韭菜風味相關基因的組織特異性表達譜
日期：2021-05-17
5月14日，蔬菜中心科研團隊在著名國際學術期刊《Genomics》（IF=6.205）在線發表了題為“Tranome landscapes of multiple tissues highlight the genes involved in the flavor metabolic pathway in Chinese chive （Allium tuberosum）”的研究論文。該研究系統分析了中國特色蔬菜—韭菜的組織特性轉錄組，首次詳細鑒定和分析了韭菜硫代謝和CSO合成過程的關鍵基因，初步勾勒出韭菜風味前體分子CSO的生物合成框架，彌補了韭菜風味形成分子機制研究領域的一段空白，為深入開展韭菜CSO合成的調控機制研究奠定了堅實的工作基礎。
該研究以國內主栽品種“791” 韭菜為實驗材料，利用高通量測序技術，系統分析了韭菜葉片、花、花序、根狀莖、根和種子的組織特異性轉錄組，從中鑒定到22萬個韭菜基因，發現有205個基因參與硫同化、半胱氨酸和谷胱甘肽合成、CSO合成與水解釋放香氣的生化過程，并據此推測出韭菜特征香氣形成的分子通路及其關鍵酶（基因），詳細分析它在不同組織/器官中的表達模式。研究結果初步揭示出韭菜CSO合成的分子途徑，為開展韭菜風味改良的分子育種工作提供了若干新靶點，這是我院在特色蔬菜研究領域的一項創新成果。
該研究還有一個有趣的發現，不同韭菜組織中，韭花中CSO積累量最高，分別是葉片和花序的5.2和8.7倍。盡管尚不清楚韭花大量積累CSO的生物學意義，但該結果在一定程度上解釋了韭花醬作為中國特色調味品而深受人民群眾喜愛的科學基礎。
該論文第一作者為我院蔬菜中心劉寧研究員，通訊作者為武占會研究員和劉寧研究員。蔬菜中心劉明池研究員對本研究也做出了重要貢獻，研究團隊的王寶駒副研究員、佟靜博士、梁浩博士、季延海助理研究員、客座碩士研究生胡瞞瞞、韓貝貝等人也參與了部分研究工作。該項研究得到了北京市農林科學院“青年英才”計劃、蔬菜中心科創基金和農業部特色蔬菜產業技術體系等項目的資助。
蔬菜中心栽培與設施科研團隊長期以韭菜、生菜、番茄等設施園藝作物為研究對象，瞄準蔬菜品質和風味調控技術及其作用機理，開展了大量研究工作，已在園藝學報，中國農業科學，中國蔬菜等學術期刊發表重要學術論文20余篇，獲得多項國家發明專利。在該項研究的工作基礎上，科研團隊未來將持續聚焦韭菜風味相關基因的功能，解析其相關分子調控網絡，深入研究這一中國特色蔬菜風味形成的分子機理，為韭菜風味調優技術創新提供科學理論支撐，助力中國特色蔬菜產業提質增效和綠色發展。
全文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0888754321001786
圖1.風味前體分子CSO在韭菜不同組織的積累量及合成途徑
圖2. 韭菜風味相關基因的組織特異性表達譜
日期：2021-05-17
