2020年10月31日
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【農業英文3】吃祖傳番茄還是完美番茄?

文/鍾慧元
番茄是餐桌上最常看到的食物之一,你吃過幾種?吃過基改番茄嗎?或者你是傳統食物愛好者,不輕易嘗試新品種?這一篇從番茄的演化之路,讓我們了解科學家遺傳變異研究的精神,以及保種的意義。

我們現在吃的番茄,跟原生種類差了多遠?由美國霍華‧休斯醫學研究所(Howard Hughes Medical Institute)的研究員柴克瑞‧李普曼(Zachary Lippman)所率領的團隊最近在《細胞》期刊上發表了一篇報告,大規模地分析了100種番茄的基因體,包括從加拉巴哥群島找到的只會結橘色小漿果的野生植株,到普遍會加工做成番茄醬、番茄罐頭的商業品系,結果一共發現了超過20萬個變異。本篇報導開頭說:

Human appetites have transformed the tomato — DNA and all. After centuries of breeding, what was once a South American berry roughly the size of a pea now takes all sorts of shapes and sizes, from cherry-like to hefty heirloom fruit.

Human appetites have transformed the tomato ——DNA and all.

Appetite 是食慾,也是慾望和愛好,而transform是改變、改造。人類的慾望改變了番茄,誠然。DNA and all, 我們改變了番茄的DNA和番茄的其他種種。

After centuries of breeding, what was once a South American berry roughly the size of a pea now takes all sorts of shapes and sizes, from cherry-like to hefty heirloom fruit.

Century 是一個世紀、一百年,複數自然是好幾百年,所以after centuries of 就是經過了好幾百年,好幾百年的什麼?breeding,breeding是繁殖,也是育種、培育,此處指的是人為的選育繁殖。所以整句是指「經過了幾百年的人為選育之後」。

到底是什麼東西呢?看what後面寫什麼

接下來這句比較複雜,大致可以分成三個部分來看,在逗點之前,又可以從中間語氣轉折的地方,拆成what was once a South American berry roughly the size of a pea和now takes all sorts of shapes and sizes來看。前半講的是這個東西原本的模樣,後半講的是這東西現在的樣子。

前半句的what 是代名詞,這邊並不是最直白的「什麼」,而是指某一個東西,那到底是什麼?接下去的部分就是在形容那個東西。was once,用過去式表示那是以前,once是一次、也是曾經、昔日的意思,was once代表這個東西過去曾經是某個模樣或某個狀態,但現在已經不再是了。A South American berry 很明白,就是「一種南美洲的漿果」,berry我們會直覺聯想到莓果,像是草莓啦、藍莓啦,但其實berry是指小的、沒有硬核種子的漿果,咬下去會噴汁的大概就沒錯。Roughly是rough的形容詞,這邊不是做粗暴使用,而是指粗略的、大概的,形容的是後面的the size of a pea。Size是尺寸、大小,the size of pea是跟pea差不多大小,pea是豌豆,指這個東西的大小就跟豌豆差不多。

整句下來,就是「以前只有豌豆大小的南美洲漿果」。

後半的now takes all sorts of shapes and sizes,now當然是指這種植物「現在」的狀態,take這個字有非常多意思,這裡當然不是「拿」,而是「產生」、「變成」,all sorts of 是「各式各樣的」,shapes and sizes自然就是形狀和大小,整句就是「現在有了各式各樣的形狀和大小。」

番茄的演化之路是from(從)哪裡to(走到)哪裡呢

最後一句from cherry-like to hefty heirloom fruit. From……to……是指一個範圍,從哪裡到哪裡,cherry-like是像櫻桃一樣,後面的hefty是粗壯的、肌肉發達的,番茄當然不可能肌肉發達啦,所以指的就是這種番茄很大顆、肉很多。

heirloom這個字很有趣,原本是「傳家寶」、「祖傳遺物」,這幾年美國興起一波尋找家傳品系作物的風潮,最常見的就是heirloom tomato, 也就是家傳的番茄品系,而不是那種市場上到處可見、長得都差不多味道也差不多的商業品種。

把以上三個句子結合起來看,就是:

「經過了幾百年的人為選育之後,以前只有豌豆大小的南美洲漿果,現在竟然有了各式各樣的形狀和大小,從像櫻桃的那樣的、到果肉飽滿的祖傳品系番茄都有。」簡單幾句話,交代了番茄這幾百年人為干涉的結果。

前幾年美國掀起了一陣尋找祖傳品系作物的風潮,其中很受矚目的就是番茄。因為這種作物栽種容易、用途多樣,有院子的人家裡可能都會種個幾棵,而祖傳番茄的定義是,雖然是人為栽種,但開花與結果並沒有經過人為干預,而是由自然力量授粉、結果所傳下來的品系。

現代為了方便運輸與加工,又要追求賣相,商業栽培者紛紛尋求果實比較硬、比較耐放的品系、或者顏色鮮艷好看的品系,但這類品系的滋味可能沒那麼豐富,還不如小時候那些其貌不揚或大小不一、滋味也各異的番茄那麼好吃或有「番茄味」。

番茄的原始身世可能找到抗病蟲害基因。

其實育種專家也希望盡可能保留雜交較少的番茄品系,因為這些品系的DNA中可能隱藏著其他抗病、抗蟲、耐旱或是耐冷熱之類的基因,若是能夠保存番茄基因的多樣性,就更有機會培育出更多樣、更有機會適應未來環境變化、或是符合其他需求的新品系。

回頭來看看這些遺傳學家的研究。

研究突變的科學家,通常都是聚焦於比較小、比較容易處理的突變,也就是換掉DNA的ACTG四個鹼基的其中一個。但DNA攜帶的訊息是儲存在其結構(排列順序)而不是在鹼基本身。所以結構性的突變,可以造成性狀的改變。

科學家會使用名為DNA定序的技術,解讀出鹼基的排列順序,藉此辨識突變,但這項技術自有局限性,難以解碼較長的DNA片段。李普曼團隊運用一種名為「長片段定序」(long-read sequencing)的技術,辨識出現代的番茄基因體中有超過20萬個結構性突變。他們研究的不是單純的鹼基替換,而是將長片段的DNA複製、刪除、插入或移動到另一處,以改變整個DNA的結構,造成所謂的結構性變異。

李普曼將「長片段定序」比喻為利用全景窗口查看基因組的大部分。他們不但找出了這些突變,還確認了這些突變的功能。

像是他們已經明確辨識出能改變果實大小的基因,並且用實驗證明,如果幫這個基因多增加幾個複本,就能讓結出來的果實增大30%。而他們也證實,如果想要把某個主要收穫性狀加到現代的番茄上,會需要同時有4個結構性突變。

這是目前在植物的遺傳變異研究方面範圍最廣、最全面性的一篇研究,過去的研究早就已經證明這類變異存在於植物的基因體中,但一直沒有人提出有效率的辦法去找出這些基因、並研究這些基因的影響。李普曼團隊的成果,為番茄的品種改良帶來了非常關鍵的資訊。以後育種者將可針對自己想要的性狀,作更精確也更省時省力的培育。

這是科學上的突破,但若真的運用在育種上呢?你會想要選擇由大自然選育的祖傳番茄,還是基因工程培植的完美番茄?話說回來,什麼又是完美的番茄?其他作物呢?下次去市場買番茄的時候,我可有得想了。


【相關資訊】

原始報導出自霍華‧休斯醫學研究所,由《每日科學》轉載

https://www.hhmi.org/news/tomatos-hidden-mutations-revealed-in-study-of-100-varieties

《每日科學》

https://www.sciencedaily.com/releases/2020/06/200617150015.htm

研究報告:

10.1016/j.cell.2020.05.021

農傳媒專欄作者/鍾慧元
自由譯者、國家地理雜誌資深特約編輯,輔仁大學中文系、愛丁堡大學東亞學系碩士。大地無條件支持所有生命,而農業實為一切的基礎。希望能認識這塊土地上更多故事,也分享其他國家的故事。

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