榴莲臭味之谜

蜚语

新加坡的研究人员以猫山王榴莲为样本，首次公布了榴莲的完整基因组序列，并为我们揭晓了榴莲“臭味”之谜。一些学者认为，这项成果具有潜在的应用价值。

榴莲由于含有丰富的营养成分，被誉为“水果之王”，但是其散发出来的刺激性气味，却让很多人避而远之。郁达夫先生曾在《南洋游记》中写道“榴莲有如臭乳酪与洋葱混合的臭气，又有类似松节油的香味，真是又臭又香又好吃”。不过，人们一直没弄明白榴莲为什么会有如此独特的气味。最近，新加坡研究人员完成了榴莲的全基因组测序工作，找到了榴莲刺激性气味的原因，却也引来一些争议。

“臭味”基因

榴莲受到越来越多中国消费者的喜爱。据澎湃新闻网援引联合国数据报道，近年来，中国的榴莲进口量每年以26%的速度增长，2016年榴莲进口额达11亿美元，榴莲也成为中国第四大进口水果，仅次于香蕉、樱桃、葡萄。中国旺盛的市场需求极大地刺激榴莲主产地泰国、马来西亚和印度尼西亚等东南亚国家的种植热情，也引发科学家对榴莲品种改良等科研领域的兴趣。

榴莲挥发性气味的主要成分已被研究得较为清楚。据一项研究表明，榴莲果肉的挥发性气味中含有约20种化合物，其中二烯丙基三硫醚、二烯丙基二硫、二烯丙基四硫醚、S-三聚硫代甲等含硫类化合物的含量占一半以上，是榴莲“臭味”的主要来源。不过榴莲为什么会聚集如此多的含硫类化合物呢？

2017年10月9日，杜克-新加坡国立大学医学院、新加坡国立癌症研究中心等研究机构的科研人员，在《自然遗传学》（Nature Genetics）杂志上发表研究成果，以猫山王（Musang King）榴莲为样本，首次公开了榴莲的完整基因组序列，并为我们揭晓了榴莲“臭味”之谜。

研究人员使用单分子DNA测序和染色体拼接技术，为猫山王榴莲组装了一个高质量参照基因组。研究人员估计榴莲基因组大小约为7.38亿个碱基对，约为人类基因组大小的四分之一，但是榴莲基因数量约为4.5万个，是人类基因数量的2倍。这也是迄今完成的第三种锦葵目植物和第一种山芝麻亚科植物的基因组测序工作。

研究人员还利用所获得的榴莲基因组序列对榴莲的物种进化进行了分析。通过与多个已测序的植物基因组进行比较，研究人员发现榴莲与可可、棉花亲缘关系较近，榴莲大约是在6200万年以前从与可可树和棉花的共同祖先分离的。进一步分析发现，榴莲与可可的60%基因组序列位于相同染色体的同一位置，也说明榴莲与可可的亲缘关系较近。在染色体位置相同的基因中，约有75%的基因为多个拷贝，而且有一些基因拷贝数的增加，在这些物种形成过程中起到非常关键的作用。

不过，这项研究最引人瞩目的是发现了榴莲“臭味”有关的基因。研究人员通过比较三种主要榴莲栽培品种（猫山王榴莲、金枕榴莲和彭玛尼小榴莲）的基因表达差异，发现一种叫蛋氨酸γ-裂解酶的基因拷贝数存在显著差异。蛋氨酸是生命体中含硫元素的两种氨基酸之一，参与多种生理代谢过程，细胞内有一套稳定的蛋氨酸合成和分解机制，而蛋氨酸γ-裂解酶则负责将蛋氨酸分解，释放出含硫元素的化合物。蛋氨酸γ-裂解酶基因在可可基因组中只有1个拷贝，在棉花基因组为2或3个拷贝，而在榴莲基因组的拷贝数则增加至4个，表明榴莲将蛋氨酸分解成甲硫醇等硫化物的能力更强，这可能是榴莲“臭味”产生的主要原因，而蛋氨酸γ-裂解酶基因拷贝数倍增则可能源于榴莲物种形成之初所发生的一个大规模基因组复制事件，这一现象也发生在棉花基因组上。

除了蛋氨酸γ-裂解酶基因，研究人员还发现其它一些与含硫化合物的代谢途径相关的基因，这些基因在果实榴莲成熟期间的表达更加活跃，而且榴莲果实器官中的硫代谢基因活性水平高于非果实器官中的。相比于另外两种榴莲栽培种，猫山王榴莲中含硫化合物的代谢途径也更活跃，这也解释了为什么猫山王榴莲比其它榴莲品种的“臭味”更浓。

“吃货”资助

这项研究无疑是一种榴莲研究领域的里程碑研究成果，其研究论文也发表在《自然遗传学》杂志上。《自然遗传学》杂志是英国自然出版集团旗下的一本发表生物学前沿研究的国际顶级学术期刊，一旦在这一杂志发表学术论文，主要研究人员的学术地位有可能得到大幅提升，一系列荣誉也会随之而来。

不过，这项研究却被很多新加坡民众质疑。他们纷纷在新加坡国立癌症研究中心、杜克—新加坡国立大学等机构发布的新闻后面留言指出，新加坡既不是榴莲的主产国，消费总量也不大，而且癌症研究中心和医学院的科学家不好好研究医学问题，跑去研究榴莲基因组，显然是不务正业，严重浪费科学家的时间和珍贵的科研资源。

该研究的第一作者，来自新加坡国家癌症中心的Teh Bin Tean教授随后对媒体表示，自己是一名榴莲爱好者，对基因如何影响榴莲的气味非常感兴趣，而这项研究所花费的50万美元竟然是来自一群匿名的榴莲爱好者的私人资助，因此他和他的同事决定开展这一项与他们的研究领域不太相关的研究，之后花费了他们两年时间完成。

当然，也有人对新加坡科学家开展这样一项重要的研究表示羡慕。在榴莲基因组序列公布不久，印度尼西亚全球之声（Global Indonesia Voice）网站发表了一篇题为《榴莲基因组被揭晓，但不是在印度尼西亚》的文章，该文章提到，印度尼西亚是榴莲的故乡，也是世界第三大榴莲的主产国，为什么没有开展类似的研究。该文章也对其中的原因进行了分析，指出主要由于印度尼西亚缺乏足够的科研经费，无法参与类似科研的国际竞争，印度尼西亚的科研经费比重不到GDP的1%，而且邻国马来西亚达到5%。缺乏高素质的科研人员也是印度尼西亚科学研究水平提升的短板。

潜在用途

一些学者认为，榴莲的基因组测序完成具有重要的潜在应用价值，比如该研究团队掌握的基因组测序技术和经验可用于其它植物的基因组研究，包括很多药用植物。从植物中提取药用成分具有悠久的历史，比如从红豆杉的树皮中提取的紫杉醇已成为重要的抗乳腺癌药物，批准治疗乳腺癌、宫颈癌、肺癌等多种癌症，紫杉醇抗肿瘤药物的全球销售额已达到40亿美元以上。青蒿素则是另一个成功的例子，中国中医研究院屠呦呦教授领导的科研团队从黄花蒿茎叶中提取的青蒿素为治疗疟疾作出重大贡献，在治疗系统性红斑狼疮与盘状红斑狼疮等疾病上也有较好的疗效。2015年，屠呦呦也因为青蒿素的发现，获得诺贝尔生理学或医学奖，成为第一位获得诺贝尔科学奖项的中国本土科学家。

最近，广东药科大学研究人员在榴莲果肉中分离出2种新的三萜化合物、3种酚类化合物和7种葡萄糖苷酯，并通过体外试验证明这些成分具有显著的抗炎症活性。同样，其他研究人员从榴莲果肉中发现多种抗氧化、抗高血压等的功能成分，有一些成分甚至在治疗多囊卵巢综合征等领域具有应用潜力。

新加坡国家癌症中心的研究人员则希望将这些榴莲基因组研究成果应用到榴莲新品种培育上。目前全球共有榴莲栽培种三十多种，但是很多栽培种已经处于濒危状态，榴莲基因组信息的发现，将有助于这些栽培种的鉴定和多样性保护，同时也将有助于培育出更多的优良品种。

尽管转基因作物面临一些反对声音，但是全球种植面积逐年增加。据国际农业生物技术应用服务组织（ISAAA）报告显示，全球基因修饰作物的种植面积从1996年的170万公顷迅速上升到2016年的1.851亿公顷，实现了110倍的增长，显示转基因作物已成为保障全球粮食安全和农民增收的重要力量。在美国和中国，耐储藏的转基因木瓜已有十几年的种植和食用历史。最近，早在2015年被批准种植和销售的一种不易褐变的基因沉默转基因苹果正式在美国超市中上市销售，且不用进行标识。一旦相关成果获得市场认可，预计未来几年将会有更多的转基因水果获准上市。

利用基因修饰技术培育榴莲新品种有两个主要方向，一种是通过将蛋氨酸γ-裂解酶等控制含硫氨基酸分解的关键酶的基因进行修改，可以降低这些酶类的表达水平，有望减少刺激性气味的产生，从而培育出无臭味的榴莲品种，另一个方向则是培育糖分含量较低的榴莲品种，有利于糖尿病人享受榴莲的美味。一些参与榴莲基因组研究的研究人员计划用2到3年培育出没有刺激性气味的榴莲新品种，也就是说，在不久的将来，榴莲爱好者也有望在一些公共场所对榴莲大快朵颐了。

来源：南方周末