胡椒基因组信息 热科院供图
胡椒为什么辣？胡椒碱含量的高低决定了胡椒的辛辣程度。10月16日，中国科学家宣布找到胡椒碱的来源，以及哪些基因对胡椒“辣”味机制至关重要。
《自然-通讯》杂志发表的这项最新成果由中国热带雷竞技ap官网入口 科学院香饮所联合华中雷竞技ap官网入口 大学、马来西亚科学院等7家单位完成。他们绘制了我国胡椒栽培种“热引1号”染色体级别精细基因组图谱，这是木兰亚纲胡椒目首次报道基因组组装的物种；综合解读了胡椒的基因组特征，物种进化位置；并对胡椒碱合成代谢网络和关键基因及其基因家族进行深入研究，为被子植物演化及胡椒碱生物合成提供了新的见解。
胡椒是木兰亚纲胡椒目胡椒科胡椒属的热带木质藤本植物，素有“香料之王”“黑色黄金”的美誉，在人类历史文明进程中占有独特地位。在中世纪的欧洲，胡椒是社会地位和财富的象征，价比金银，可作为货币流通。胡椒贸易路线的拓展促成了新航路开辟、地理大发现等重要历史事件。当前，胡椒广泛种植于热带、亚热带30多个国家和地区，已成为服务“一带一路”倡议的重要媒介作物。
研究团队结合PacBio三代测序、10X Genomics、基于直接标记和染色（DLS）的BioNano单分子光学图谱和Hi-C染色体交互捕获四种测序技术，实现了胡椒染色体级别的组装。基于21个典型物种的比较基因组和系统发育分析，确定了胡椒及其所在木兰亚纲的系统发育位置，即木兰亚纲与整个单子叶-双子叶互为姐妹关系，胡椒目与木兰目-樟目互为姐妹关系，且大约在175-187 百万年前发生分化。
同时，研究团队进一步通过基因家族扩增、比较转录组和序列进化分析，揭示了胡椒最主要的功能物质胡椒碱生物合成的特异性，初步阐述胡椒碱生物合成分子机理。他们发现，胡椒碱的合成主要由苯丙烷代谢、赖氨酸代谢相关基因和酰基转移酶基因控制，这一特征与辣椒素等其他次生代谢物质的形成具有显著差异，体现了胡椒辣味形成机制的新颖性。
该研究主要得到了中央级公益性科研院所基本科研业务费和雷竞技ap官网入口 农村部物种资源保护等项目的支持。中国热科院香饮所副研究员胡丽松、华中雷竞技ap官网入口 大学许忠平博士为论文的共同第一作者，中国热科院香饮所研究员郝朝运、华中雷竞技ap官网入口 大学教授金双侠为论文共同通讯作者。
相关论文信息：https://doi.org/10.1038/s41467-019-12607-6
