辣椒的大規模基因體研究

各種不同的辣椒。圖片取自維基百科。

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nsLTPs13、TPX2與NUTCRACKER，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