一个国际研究小组近日发现了一种称为CHLORAD的遗传机制，它参与了植物叶片的衰老，也在番茄成熟过程中起着决定性的作用。因此，CHLORAD系统被激活的番茄会更快地变红，并积累更多的番茄红素，这是一种对健康有益的化合物。

这项研究成果发表在最新一期的《Nature plants》杂志上，有助于培育出质量更好的番茄。

大多数肉质果实的成熟会给它们带来诱人的颜色和气味，这是植物更广泛传播其种子的一个诀窍。番茄在成熟过程中会从绿色变成橙色和红色。绿色是因为未成熟果实的叶绿体中存在叶绿素。当它们成熟时，叶绿体就会失去叶绿素，并产生大量其他色素，称为类胡萝卜素。

番茄的类胡萝卜素分为橙色（β-胡萝卜素）和红色（番茄红素），这导致果实成熟后会改变颜色。此外，这些类胡萝卜素也有助于形成番茄特有的香气。若要实现这一切，叶绿体需要转化成一种新型的类胡萝卜素储存结构，称为有色体（chromoplast）。

一直以来，人们都不知道番茄是如何控制叶绿体转化为有色体的。如今，英国牛津大学与西班牙巴伦西亚植物分子和细胞生物学研究所（IBMCp）合作，解开了这个谜团的一部分。

这项工作的关键成果是在拟南芥上获得的。作为一种模式生物，拟南芥不会自然地发育出有色体，但在叶子衰老的过程中，它的叶绿体发生了转变。一种称为CHLORAD的分子机制会去除叶绿体外层的复合物，而这些复合物会输入光合作用所需的蛋白质。

研究人员发现，CHLORAD系统在番茄成熟过程中也发挥了作用。激活时，它阻止光合蛋白的输入，但促进了其他蛋白质的合成，而这些蛋白是在叶绿体转化为有色体过程中产生和储存类胡萝卜素所需的。因此，CHLORAD系统被激活的果实会更快变红，并积累更多的对健康有益的番茄红素，而缺乏CHLORAD系统的果实则需要更长的时间成熟。

“除了更好地了解叶绿体如何转化为有色体，我们现在知道该过程不仅调节果实的色素沉着，还影响与成熟有关的许多其他方面，包括番茄的硬度和香气，”西班牙IBMCp的研究人员Manuel Rodríguez Concepción谈道。

现在人们面临的挑战是了解这些机制之间的关联，以便培育出具有更高商业价值和营养品质的番茄，同时又不牺牲其特有的颜色、香气和风味。

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Ling, Q., Sadali, N.M., Soufi, Z. et al. The chloroplast-associated protein degradation pathway controls chromoplast development and fruit ripening in tomato. Nat. plants 7, 655–666 (2021). https://doi.org/10.1038/s41477-021-00916-y