今天的球芽甘蓝比你童年记忆中的味道更好。这并不是因为你成熟的味蕾更懂得欣赏它们。而是一个新品种已经取代了原来的蔬菜。你可以感谢植物育种者带来的改变。现代育种者们,配备了新的基因编辑技术,正在寻求复制球芽甘蓝的革新。
在20世纪90年代末,科学家们确定了特定的化学物质,称为硫代葡萄糖苷,使球芽甘蓝味道苦涩。植物育种者开始种植以前因产量低而被丢弃的旧种子,以找到硫代葡萄糖苷含量较低、味道更好的品种。然后,他们将这些美味但低产的植物与现代、更高产的个体杂交,直到找到一个后代,它能产出大量美味的球芽甘蓝,从而将这种曾经受人诟病的蔬菜从苦药变成了受欢迎的配菜。
但其他蔬菜的情况就不那么好了。这是因为大多数育种决策都偏向于对蔬菜种植者重要的植物性状,而不是蔬菜食用者。“我想说,抗病性可能是目前大多数育种计划的主要重点,因为这关系到农民种植作物的能力,”佛罗里达大学园艺学荣誉教授哈里·克莱说,他专门研究番茄。“品质性状实际上被完全忽略了。”
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此外,专注于消费作物的育种者必须应对围绕转基因生物(GMO)的争议。尽管现在所有驯养物种的基因都与它们的祖先不同,但在农业中,术语GMO指的是携带来自完全不同物种的基因的植物——而这些变化受到更严格的监管。但更新的技术使育种者能够在植物自身基因组的背景下工作,进行不会触发复杂规则的调整。
风味很难成为目标,因为不同的人有不同的偏好——此外,即使在最佳条件下,风味品质也比产量等因素更复杂。“我们花费了大量的时间和金钱来弄清楚什么是风味,而大多数育种计划都没有能力衡量这些东西,”克莱说。
但对优先考虑风味的兴趣开始增加,部分原因是得益于新的基因技术,例如基因剪切技术CRISPR和DNA测序,这些技术已经足够便宜,可以大量使用。“对于水果育种者或蔬菜育种者来说,现在是最好的时代,因为我们拥有更多的工具和技术,”康奈尔大学的苹果育种者苏珊·布朗说。
一些公司开始使用这些工具来应对开发更美味蔬菜的挑战。一家名为Pairwise的公司正在与困扰球芽甘蓝的相同化合物作斗争:硫代葡萄糖苷。但这一次,研究人员正在改造沙拉蔬菜——他们配备了基因编辑科学。
例如,虽然羽衣甘蓝特别健康,但许多人更喜欢吃苦味较少的罗马生菜或卷心莴苣。因此,Pairwise的科学家们弄清楚了如何使用CRISPR编辑类似羽衣甘蓝的芥菜,以适应这种口味。他们想关闭编码一种叫做芥子酶的酶的基因,这种酶会分解硫代葡萄糖苷,并在食客口中咀嚼叶子时产生苦味。结果是一种健康但苦味较少的蔬菜,该公司今年以Conscious Foods品牌销售。
Pairwise的联合创始人兼首席执行官汤姆·亚当斯说,这是一个以风味为导向的基因编辑可以发挥作用的例子。“从基因编辑的角度来看,我认为味道的用武之地在于我们可以去除人们不喜欢的东西,”他说。“要考虑如何引入真正复杂、美妙的味道要困难得多。”亚当斯说,为了创造更复杂的味道,传统育种仍然是最佳途径。
传统育种也是另一项高科技风味努力的基石,这项努力旨在扭转导致我们得到无味蔬菜的思维方式。一家名为Plenty的公司没有种植能够承受农业系统存储和运输需求的品种,而是缩短了从田地到餐桌的遥远距离。Plenty在更靠近消费者的室内垂直农场设施中种植植物,因此农产品保持新鲜,该公司联合创始人兼首席科学官内特·斯托里说。
他说,当Plenty决定从绿叶蔬菜开始时,该团队在其设施中种植了数千种传统育种品种。然后,研究人员只采用了那些能够产生最美味作物的品种,而不是试图开发新品种。“没有必要重建轮子,”斯托里在谈到这项技术时说。“我们只是筛选所有现有的轮子,并找到最适合我们系统的轮子。”
然而,这种方法并非总是成功。该公司找不到一种在其设施中生长良好的番茄,因此它正在努力使用加速版的传统育种方法开发自己的品种。
番茄是一个受欢迎的目标。第三家公司正在使用表观遗传学创造更美味的番茄——改变基因的表达而不是基因本身。Pairwise公司正在剪除产生干扰风味的酶的基因序列,而Sound Agriculture公司正在对基因表达进行编程。这种方法通过使其基因序列更难转录来降低不良化合物的产量。
Sound Agriculture的联合创始人兼首席技术官特拉维斯·拜尔说,了解如何精确地修改表达以获得期望的结果仍然是一项正在进行的工作。“植物表观遗传学的科学非常令人兴奋,并且它正在快速发展,”他说。该公司的第一款表观遗传学种植产品,一种名为Summer Swell的番茄,将于今年春天上架。拜尔说,其他正在进行的项目侧重于绿叶蔬菜,以及少量水果。
所有这些蔬菜种植者都希望,商店货架上更美味的产品将说服人们食用推荐量的水果和蔬菜——并且比数十年的营养指导做得更好。
“不要浪费时间谈论试图教育人们吃得更好,”番茄育种研究员克莱说。“只需给他们提供味道更好、他们想吃的产品。”