辣椒的大規模基因體研究

更新於 發佈於 閱讀時間約 3 分鐘

很難想像,在16世紀以前,全世界只有很少的人知道辣椒(chili pepper,Capsicum sp.)是什麼。因為沒人知道它,使得哥倫布(Christopher Columbus)到美洲的時候,他也只能寫下「這裡有很多aji,也就是他們的胡椒」這樣的句子。


時移事往,現在辣椒是全世界最常用調味料的第二名。由於第一名是鹽,所以我們可以說,辣椒是全世界最常用的香料。而當年哥倫布最看重(也是當時歐洲人最看重的)的胡椒,用量僅有辣椒的五分之一[1]。


辣椒會辣,是因為辣椒素(capsaicin)的緣故;但是辣椒除了辣椒素,還有維生素C以及抗氧化物質等等。辣椒屬(Capsicum)之下共有30多種,但只有5種被馴化。但是,光是馴化的這五種,所呈現出來的多樣性就叫人驚嘆了。


有鑑於此,如果能夠深入了解辣椒的基因體,對於辣椒的育種應該會有極大的助益。最近便有研究團隊,定序了107個品系的小米椒(C. frutescens)和75個品系的一年生辣椒(C. annuum)的基因體,分析了26個重要的農藝性狀[2]。


為什麼要選這兩種呢?應該是因為一年生辣椒的多樣性極高,從完全不辣的青椒到辣度可達十萬的奇特品辣椒,都是這個家族的成員;而小米椒之所以入選,會不會是因為大名鼎鼎的「塔巴斯科」辣椒就是這個家族的成員呢?


研究團隊鑑定出了64,110,473個SNP標記,他們也抓出了其中的929個與農藝性狀相關的SNP,這些對於未來的分子育種會是非常好的工具。


辣椒最重要的是它的果實,所以研究團隊深入分析了許多與果實性狀相關的基因。其中GAUT1是一個半乳糖醛酸轉移酶,它的表現可能會讓辣椒果實變得比較瘦(橫徑變小);而COP10則是與光型態發生(photomorphogenesis)有關,但是研究團隊發現它的表現會讓辣椒果實變得比較長(縱徑變大);第三個基因是DDB1,它與DNA損傷有關,但是當它表現的比較多時,辣椒果實會比較胖(橫徑變大)。另外,研究團隊也發現了三個基因與果實的重量有關,它們是nsLTPs13TPX2NUTCRACKER,可能都對於增加果實重量有抑制效果。


另外,研究團隊也找到了26個與辣椒植株高度相關的基因、94個與花藥顏色相關的基因、64個與果柄長度相關的基因。雖然這些基因與辣椒的產量無關,但是還是有可能是重要的資訊。


台灣一年大約生產3-4萬公噸的辣椒,其中最常見的是「紅小辣椒」,這種不會很辣;比較辣的是「朝天椒」,另外還有台灣自己育成的品系。「紅小辣椒」與「朝天椒」可能是C. annuum[3],因手邊資料不足,無法完全確認。


總而言之,透過大規模的基因體分析,這個研究為辣椒提供了非常重要且豐富的資訊,對未來辣椒育種提供了許多重要的鑑定工具,有極為重要的參考價值。


想到磨辣椒取DNA時那又香又辣的感覺,就覺得這個研究真的是很辛苦啊...


參考文獻:


[1] 葉綠舒。2023。作物人類史:穀物與香料。慈濟大學。ISBN 9786269731718


[2] Fu, G., Yu, S., Wu, K. et al. Genome-wide association study and candidate gene identification for agronomic traits in 182 upward-growing fruits of C. frutescens and C. annuum. Sci Rep 14, 14691 (2024). https://doi.org/10.1038/s41598-024-65332-6


[3] 薛聰賢。(2000)。台灣蔬果實用百科1。薛聰賢出版。ISBN 9579745218


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❦ 莊小昕-avatar-img
2024/06/26
謝謝老師分享,不知研究人員有沒有戴防毒面具?!
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主要介紹關於植物的新資訊,但是也會介紹一些其他的。 版主在大學教植物生理學,也教過生物化學。 如有推薦書籍需求,請e-mail:susanyeh816@gmail.com
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