番茄香氣品質(zhì)改良綜述

孫志穎，劉斯超，成麗娜，程令顏，涂燕云，劉顯鳳，許 濤，高 翔，齊明芳，王 峰,李天來

（沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院/現(xiàn)代設(shè)施園藝工程技術(shù)中心，沈陽 110161）

番茄（Solanum lycopersicumL.）在蔬菜水果商品生產(chǎn)中占有十分重要的地位，營(yíng)養(yǎng)價(jià)值豐富，風(fēng)味是其重要的感官品質(zhì)[1]。近年來，育種者對(duì)提高番茄產(chǎn)量、抗性和耐儲(chǔ)性等經(jīng)濟(jì)特性的追求，忽視了對(duì)番茄甜度、香氣等風(fēng)味品質(zhì)的提升，導(dǎo)致番茄風(fēng)味品質(zhì)有所下降[2]。番茄的香氣是由多種揮發(fā)性芳香化合物混合產(chǎn)生，是影響番茄風(fēng)味品質(zhì)的重要因素，在很大程度上決定了消費(fèi)者的購買欲望。故培育具有美好香氣的番茄新品種成為研究的熱點(diǎn)之一。

番茄的育種主要包括番茄抗性、抗逆和品質(zhì)育種。揮發(fā)物的育種尚未進(jìn)行深入研究，因?yàn)槿藗儗?duì)風(fēng)味、香氣和揮發(fā)物之間的關(guān)系知之甚少。目前，人們多利用分子輔助育種的手段，來確定一些揮發(fā)物的QTL，研究結(jié)果為番茄風(fēng)味的影響物質(zhì)研究提供了遺傳見解[3-4]。此外，利用代謝工程學(xué)的技術(shù)手段將外源香氣物質(zhì)引入番茄，使番茄獲得新的香氣風(fēng)味，或調(diào)控番茄內(nèi)源基因的表達(dá)，使番茄合成大量消費(fèi)者偏好的揮發(fā)物成分，對(duì)于改善番茄風(fēng)味品質(zhì)具有重要作用。本研究扼要地總結(jié)了番茄揮發(fā)物成分與合成機(jī)制等內(nèi)容，在此基礎(chǔ)上梳理改良番茄香氣物質(zhì)的措施，為改善番茄風(fēng)味品質(zhì)提供了理論基礎(chǔ)和實(shí)踐指導(dǎo)。

1 揮發(fā)物與風(fēng)味品質(zhì)

1.1 番茄揮發(fā)物

植物的各種器官，如：葉、莖、花、果實(shí)等，在生長(zhǎng)發(fā)育過程中會(huì)釋放出具有芳香性、易揮發(fā)的有機(jī)化合物，即揮發(fā)物（VOCs）。揮發(fā)物的組分包括：碳?xì)浠衔铮ㄈ巛葡┘捌浜趸衔铮ㄈ绱?、醛、酸等）[5]。揮發(fā)物是番茄氣味的來源，也是影響番茄風(fēng)味的關(guān)鍵因素，它決定了消費(fèi)者的感官接受度和購買欲。不同的揮發(fā)物氣味也大不相同，可分為花香、果香、青草味、麥芽香、脂香、甜感、刺激性氣味等，對(duì)作物品質(zhì)有重要影響。番茄的主要?dú)馕斗譃?種，分別為果香、藥草香、甜香、烘焙香、膏香和酸香，其中甜香和果香較為強(qiáng)烈[6]。

番茄中的揮發(fā)性物質(zhì)多達(dá)400 多種，只有30 種揮發(fā)物的濃度超過1 ng·L-1，這30 種揮發(fā)物中濃度較高的有：順式-3-己烯醛、己醛、反式-2-己烯醛、反式-2-庚醛、反式-2-戊烯醛、假紫羅蘭酮、1-戊烯-3-酮、6-甲基-5-庚-2-酮、2-苯基乙醇、3-甲基丁醇、1-戊烯-3-醇、戊醇等。對(duì)番茄香氣品質(zhì)顯著影響的有：順式-3-己烯醛、己醛、3-甲基丁醛、反式-2-己烯醛、β-紫羅蘭酮、1-戊烯-3-酮等。那些稍低于閾值的揮發(fā)物包括：香葉醛、橙花醛和芳樟醇等，它們可能有助于番茄香氣品質(zhì)的提升[7]。

消費(fèi)者較為喜歡的番茄果實(shí)揮發(fā)物有:安息香醛（杏仁味、焦糖味、桃子味和果味）、1-硝基-3-甲基丁烷、2-異丁基噻唑（番茄香，綠色，強(qiáng)烈刺激性氣味）、6-甲基-5-庚烯-2-酮（果香、花香，甜味）、2-庚烯醛（干果香）、2-戊烯醛、1-戊烯-3-酮（果香、花香，綠色，清新、甜味）、3-戊酮、苯乙醛（蜂蜜，甜味）、2-苯基乙醇（蜂蜜，香料，玫瑰，丁香）和1-硝基-2-苯基乙烷（花香，香料香）。消費(fèi)者討厭的揮發(fā)物有：丁子香酚（甜、辣，丁香、木質(zhì)、藥味）和水楊醛。（Z）-3-己烯醛是番茄果實(shí)中最豐富的揮發(fā)物，但它被認(rèn)為與消費(fèi)者的喜好無關(guān)[8]。TIEMAN等對(duì)152 個(gè)番茄品種的果實(shí)進(jìn)行多種感官屬性測(cè)試，發(fā)現(xiàn)一些歷來被認(rèn)為是風(fēng)味的重要貢獻(xiàn)者且具有高氣味單位值的揮發(fā)物與番茄風(fēng)味強(qiáng)度無關(guān)，如β-大馬士革酮和苯乙醛[9]。故利用不同的揮發(fā)物對(duì)番茄進(jìn)行改良，對(duì)番茄風(fēng)味影響不同。醇類物質(zhì)具有甜味，如芳樟醇（柑橘香、果味和甜味），對(duì)番茄風(fēng)味改良有正向促進(jìn)作用[10]；醛類物質(zhì)具有青草味，可增加番茄的新鮮度[11]；水果中酚類物質(zhì)氣味大多不受人喜歡[12]。感官評(píng)價(jià)認(rèn)為，花香和果香相關(guān)的揮發(fā)物占比越高，番茄果實(shí)整體風(fēng)味越好。

1.2 影響番茄揮發(fā)物的因素

番茄揮發(fā)物的種類與含量受多種因素影響。果實(shí)的成熟度影響番茄的揮發(fā)物的含量變化[13-14]。供應(yīng)商為了減少運(yùn)輸途中的損耗并延長(zhǎng)商品的貨架期，通常會(huì)采摘綠熟期的番茄果實(shí)，但番茄的揮發(fā)物大多在紅熟期累積水平最高，導(dǎo)致商品果實(shí)風(fēng)味品質(zhì)不佳。研究表明，根據(jù)FL 47番茄揮發(fā)物含量在不同果實(shí)成熟時(shí)期變化情況，可將其分為6種類型，Ⅰ型揮發(fā)物（包括2-苯乙醇、3-甲基丁醇、3-甲基戊醇等）在成熟早期積累并在紅熟期快速增加;Ⅱ型（4-甲基戊醇、庚醛、1-戊烯-3-酮等）在成熟過程中逐漸升高；Ⅲ型在粉紅期快速增加，包括2-甲基丙醇、β-紫羅蘭酮等；Ⅳ型(壬醛、辛醛、2,3-丁二酮、2-乙基呋喃)和Ⅴ型（戊醇、戊醛、1-辛烯-3-酮和水楊酸甲酯等）在果實(shí)成熟過程中先上升后下降；Ⅵ型(愈創(chuàng)木酚、沉香醇、異丙基甲苯和壬烷)在成熟過程中保持不變。

基因決定了生物的表型，不同基因型的番茄揮發(fā)物種類組成不同[15]，順式-3-己烯醛、己醛、反式-2-己烯醛和丙酮在FL47、Tygress、Tasti-Lee和Cherokee Purple4個(gè)品種的成熟番茄中均有較高含量。FL47在4個(gè)品種中揮發(fā)性化合物最多，且1-硝基戊烷和壬醛是其獨(dú)有的揮發(fā)物；Tygress 中揮發(fā)性化合物的總濃度最高；Tasti-Lee 番茄果實(shí)中揮發(fā)性化合物的總濃度最低。38 個(gè)不同基因型的番茄果實(shí)中芳香物質(zhì)組成的研究中發(fā)現(xiàn)，不同果型、不同果色的番茄果實(shí)的芳香物質(zhì)都不盡相同[16]。番茄果皮與果肉的揮發(fā)物種類不同[17]，CI1005番茄果實(shí)共檢出38 種揮發(fā)性成分，果皮和果肉分別具有最強(qiáng)烈的草香和果香。其中2，4-癸二烯醛、3-甲基-1-丁醇和2-乙基環(huán)丁醇在整個(gè)發(fā)育過程中，果皮中的濃度高于果肉中的濃度；TI4001 果肉中揮發(fā)性成分的濃度明顯較高，尤其是醛類、酯類和酸類。水楊酸甲酯、己酸、2-辛烯醛和己醛在果皮中的含量顯著高于果肉。

同時(shí)，栽培條件和采后貯藏方式對(duì)番茄果實(shí)風(fēng)味物質(zhì)積累也有一定影響[18-19]。不同施氮配比對(duì)番茄香氣品質(zhì)有顯著影響，75%NO3--N+25%NH4+-N的處理增加了番茄果實(shí)中反-2-己烯醛和1-己醇含量[20]。番茄果實(shí)冷藏后揮發(fā)物豐度會(huì)大大降低，將其恢復(fù)室溫后，大多數(shù)揮發(fā)物的豐度再次增加，但通常不會(huì)達(dá)到原來的水平[21]。

1.3 番茄香氣合成途徑

根據(jù)生物合成來源，所有揮發(fā)性有機(jī)化合物分為以下幾類，脂肪酸衍生物、萜類化合物、苯丙烷類/類苯類化合物和氨基酸衍生物等[22]。番茄的揮發(fā)物主要通過糖酵解、甲羥戊酸途徑和莽草酸途徑等不同代謝途徑形成[23]。

1.3.1 脂肪酸衍生物 脂肪酸衍生物是番茄果實(shí)中產(chǎn)生的最豐富的揮發(fā)物，因其擁有獨(dú)特草香而被稱為綠葉揮發(fā)物。在番茄果實(shí)成熟過程中，亞油酸和亞麻酸首先被脂氧合酶（LOX）和氫過氧化物裂解酶（HPL）降解轉(zhuǎn)化為己醛和順式-3-己烯醛，然后異構(gòu)化為反式-3-己烯醛。醛可以通過醇脫氫酶（ADH）的催化進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為醇，并最終通過醇乙酰轉(zhuǎn)移酶（AAT1）轉(zhuǎn)化為酯。該途徑還生成1-己醇、（E）-2-己烯醛、1-戊烯-3-酮、3-甲基丁醇、1-戊烯-3-醇和戊醇等。

1.3.2 苯丙烷類/類苯類化合物 苯丙氨酸經(jīng)芳香族氨基酸脫羧酶（AADC）脫羧生成苯乙胺，苯乙胺可通過胺氧化酶、脫氫酶或轉(zhuǎn)氨酶轉(zhuǎn)化為2-苯基乙醛。隨后，2-苯基乙醛還原酶可轉(zhuǎn)化為2-苯乙醇，最終生成1-硝基-2-乙基苯和2-苯乙腈。這類揮發(fā)物還包括水楊酸甲酯、愈創(chuàng)木酚、丁香酚等。

1.3.3 氨基酸衍生物 苯丙氨酸、亮氨酸和異亮氨酸在支鏈氨基酸轉(zhuǎn)氨酶（BCAT）的作用下形成2-和3-甲基丁醛以及3-甲基丁醇，它們是番茄果實(shí)中必不可少的風(fēng)味成分。除此之外還生成異戊腈、乙酸異丁酯和2-異丁基噻唑等揮發(fā)物。

1.3.4 萜類化合物 萜類化合物是最大的一類次級(jí)代謝[24-25]。番茄萜烯大量存在于葉片、莖、幼果和部分花朵上的腺毛中，被認(rèn)為是防御化合物[26-27]。揮發(fā)性單萜和倍半萜是決定風(fēng)味的重要因素[28-29]，但是番茄果實(shí)大多沒有這種揮發(fā)性萜，除了一些來源于類胡蘿卜素降解的芳香化合物[30-31]，比如β-環(huán)檸檬醛、橙花醇、假紫羅蘭酮、β-紫羅蘭酮、β-大馬士革酮、6-甲基-5-庚-2-酮、香葉基丙酮、環(huán)氧-β-紫羅蘭酮等。而芳樟醇是由GPP前體直接催化產(chǎn)生。

在果實(shí)中，萜類物質(zhì)的合成主要依賴兩種獨(dú)立的途徑，分別為甲羥戊酸（MVA）途徑和甲基赤蘚糖醇磷酸酯（MEP）途徑[32]。其中已有明確的證據(jù)表明MEP 途徑定位于質(zhì)體，MVA 途徑定位于細(xì)胞溶質(zhì)，然而新的證據(jù)表明MVA 途徑分布在細(xì)胞質(zhì)，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和過氧化物酶體之間[33]。甲羥戊酸（MVA）途徑合成的產(chǎn)物有倍半萜、多萜和固醇等[34]。甲基赤蘚糖醇磷酸酯（MEP）途徑合成產(chǎn)物為單萜、二萜、類胡蘿卜素和葉綠素等[35]。

1.4 番茄果實(shí)揮發(fā)物代謝合成酶

番茄果實(shí)中不同的揮發(fā)物代謝合成酶可以促進(jìn)相應(yīng)的揮發(fā)物質(zhì)的產(chǎn)生，這為番茄果實(shí)香氣品質(zhì)改良奠定基礎(chǔ)。目前已經(jīng)在番茄中報(bào)道的脂肪酸衍生揮發(fā)物合成的關(guān)鍵基因包括：脂氧合酶(loxC、loxF)[36-37]、醇脫氫酶[38]等。

苯丙氨酸衍生物合成的關(guān)鍵酶有：3-甲基-2-氧代丁酸脫氫酶（FLORAL4）[39]、脫羧酶家族蛋白（AADC2、AADC1B、AADC1A）[40]、水楊酸甲基轉(zhuǎn)移酶1（SAMT1）[41]、糖基轉(zhuǎn)移酶（NSGT1）[42]、兒茶酚-O-甲基轉(zhuǎn)移酶1（CTOMT1）[43]、單加氧酶FAD結(jié)合蛋白（SlFMO1）[40]等。

支鏈氨基酸衍生揮發(fā)物合成的關(guān)鍵酶包括：支鏈氨基酸氨基轉(zhuǎn)移酶1，2，3，4，7（SlBCAT1、SlBCAT2、SlB?CAT3、SlBCAT4、SlBCAT7）[44]，3-甲基-2-氧代丁酸脫氫酶（FLORAL4）[39]，3-異丙基蘋果酸脫水酶小亞基[45]等。

八氫番茄紅素合酶3（PSY3）[46]、1-脫氧-d-木酮糖5-磷酸合酶1（DXS1）[47]、類胡蘿卜素裂解雙加氧酶1A和1B（CCD1A、CCD1B）[31]、類胡蘿卜素裂解雙加氧酶7（CCD7）[48]、玉米黃質(zhì)環(huán)氧化物酶（ZEP）[49]等是類胡蘿卜素衍生揮發(fā)物合成的關(guān)鍵酶。

萜類合成酶基因(terpenesynthase,TPS)是決定萜類生物合成的關(guān)鍵基因[50]。對(duì)于番茄TPS基因的研究報(bào)道也較多[51]，參考番茄基因組的分析發(fā)現(xiàn)了34個(gè)全長(zhǎng)TPS基因和18個(gè)TPS假基因。目前對(duì)TPS的研究集中在香氣品質(zhì)和生物抗性上，TPS5、TPS37和TPS39在番茄果實(shí)發(fā)育和成熟的各個(gè)階段都有表達(dá)，在黃色果實(shí)中轉(zhuǎn)錄本積累最大。當(dāng)這3種TPS在番茄果實(shí)中由化學(xué)誘發(fā)劑香葉醇誘導(dǎo)時(shí)，與對(duì)照相比，在果實(shí)組織中檢測(cè)到顯著的芳樟醇峰，作者將香葉醇誘導(dǎo)的芳樟醇峰歸因于TPS5和TPS37[52]；番茄中香葉醇合酶的過表達(dá)被證明會(huì)增加香葉醇含量[53];鐵皮石斛中DoTPS10在體外可以促進(jìn)香葉基二磷酸轉(zhuǎn)化為芳樟醇[54]；番茄中沉默了TPS9和TPS12基因的表達(dá)，改變了苯丙烷/類苯途徑揮發(fā)性化合物的組成，直接影響了對(duì)蚜蟲的吸引力[55]。

2 番茄香氣品質(zhì)改良

自然界中，果實(shí)揮發(fā)物在可以抵御食草動(dòng)物和病原體方面起著重要作用，以及通過吸引傳粉者和種子散布者進(jìn)行植物的繁殖。同時(shí)，揮發(fā)物是決定果實(shí)的香氣品質(zhì)的重要因素。傳統(tǒng)的番茄育種包括：番茄的引種、選擇育種、利用自然變異或天然雜交育種、有性雜交育種和雜種優(yōu)勢(shì)育種。番茄的育種主要應(yīng)用于番茄抗性、抗逆和品質(zhì)育種，然而，揮發(fā)物的育種尚未深入進(jìn)行。

目前，通過基因組學(xué)和靶向代謝物方法，已經(jīng)確定了許多揮發(fā)物數(shù)量性狀基因座（QTL），它們可重復(fù)地改變對(duì)番茄風(fēng)味重要的揮發(fā)性化學(xué)物質(zhì)的組成[56]。利用櫻桃番茄和圓形大果番茄的144 個(gè)重組自交F7 系（RIL）進(jìn)行感官分析和QTL 分析，發(fā)現(xiàn)F1 雜交種在柑橘類水果香氣方面表現(xiàn)出高于親本雙方的均值，在藥香方面表現(xiàn)出較低的均值。QTL 檢測(cè)發(fā)現(xiàn)香氣揮發(fā)物3-甲基戊-1-醇、2-異丁基噻唑定位于4號(hào)染色體，2-（甲硫基）乙醇、2-苯基乙醛定位于8 號(hào)染色體，丁香酚定位于在2 號(hào)染色體[3]；粉紅番茄的育種改變了100 多種代謝物的含量。mGWAS識(shí)別到了2種風(fēng)味揮發(fā)物，6-甲基-5-庚烯-2-酮和香葉丙酮，這可能有助于研究與風(fēng)味相關(guān)的途徑。野生近緣種抗性基因的滲入也導(dǎo)致了意想不到的代謝變化，這為代謝組輔助育種提供了見解[57]；研究發(fā)現(xiàn)番茄果實(shí)6 種揮發(fā)物的等位基因分布，其中對(duì)消費(fèi)者喜好有積極貢獻(xiàn)的4 種揮發(fā)物包括香葉基丙酮、己醛、苯乙醛和6-甲基-5-庚烯-2-酮，2種令人不快的揮發(fā)物是愈創(chuàng)木酚和水楊酸甲酯。櫻桃番茄種質(zhì)的等位基因組合中4 種正揮發(fā)物的總含量最高，顯著高于所有現(xiàn)代番茄種質(zhì)的等位基因組合。故通過選擇相關(guān)的等位基因組合，可以顯著增加消費(fèi)者偏好的揮發(fā)物，同時(shí)減少令人不快的揮發(fā)物[58]。這些研究為改善番茄揮發(fā)物品質(zhì)研究提供理論基礎(chǔ)。

除此之外，代謝工程對(duì)揮發(fā)物的定向改造是育種的關(guān)鍵優(yōu)勢(shì)。將植物的代謝通量由其他物質(zhì)轉(zhuǎn)移到香味揮發(fā)物的代謝途徑，可能會(huì)導(dǎo)致其果實(shí)獲得更強(qiáng)和更好的香氣或整體風(fēng)味。隨著編碼產(chǎn)生揮發(fā)性芳香化學(xué)物質(zhì)的關(guān)鍵酶的基因的發(fā)現(xiàn)，利用基因工程操縱番茄揮發(fā)物的合成是十分可觀的。近年來，植物揮發(fā)物代謝工程研究主要有兩種方式：（1）引入外源揮發(fā)物合成關(guān)鍵基因；（2）調(diào)控內(nèi)源基因的表達(dá)，包括對(duì)代謝通路的上、下游調(diào)控及通過阻斷衍生物和底物競(jìng)爭(zhēng)揮發(fā)物的生成，從而提高目的揮發(fā)物的積累。

2.1 外源基因的引入

通過在番茄中過表達(dá)酵母Δ9-去飽和酶，結(jié)果發(fā)現(xiàn)一些脂肪酸衍生的短鏈醇和醛的含量增加了2~3 倍[59]。過表達(dá)醇脫氫酶（ADH）番茄植株發(fā)現(xiàn)果實(shí)中己醇（樹脂香，花香，清香）和Z-3-己烯醇（清香）水平的高低與ADH 活性相關(guān)。在感官測(cè)試中，ADH 活性升高和酒精含量較高的水果被確定為具有更強(qiáng)烈的“成熟水果”風(fēng)味[38]。但這些研究只是改變?cè)袚]發(fā)物的含量而不能引入新的香氣成分。

芳樟醇在番茄果實(shí)中含量較少，被認(rèn)為是番茄背景香氣，具有柑橘味，果味，甜味。通過在番茄果實(shí)成熟特異性E8啟動(dòng)子的控制下表達(dá)外源仙女扇芳樟醇合成酶基因（LIS），證明外源LIS基因促進(jìn)番茄果實(shí)內(nèi)部芳樟醇及其衍生物8-羥基芳樟醇的積累，且不影響類胡蘿卜素的生成。這是外源基因改良番茄風(fēng)味的首次成功嘗試[60]。但并未對(duì)該轉(zhuǎn)基因番茄進(jìn)行感官評(píng)價(jià)，因此對(duì)人們對(duì)轉(zhuǎn)基因水果偏好的實(shí)際影響尚不清楚。

通過在番茄成熟特異性聚半乳糖醛酸酶啟動(dòng)子（PG）的控制下表達(dá)羅勒香葉醇合酶基因（GES），改變了番茄的風(fēng)味和香氣[53]。實(shí)驗(yàn)證明外源引入的GES基因確實(shí)可以促進(jìn)番茄果實(shí)內(nèi)部香葉醇的合成，但是由于香葉醇是一種伯醇，容易氧化生成其衍生物香葉醛，橙花醛。對(duì)轉(zhuǎn)基因番茄的感官評(píng)價(jià)結(jié)果表明，參評(píng)的34 人中，約有60%的成員偏好轉(zhuǎn)基因果實(shí)的香氣與口感。唯一不足的是，當(dāng)單萜的大量合成會(huì)競(jìng)爭(zhēng)番茄紅素的前體底物，導(dǎo)致番茄紅素的含量下降。合成含量較少的香葉醇等單萜化合物，說明除了底物與酶的關(guān)鍵作用，香氣揮發(fā)物的合成可能與后續(xù)的代謝反應(yīng)有關(guān)，其有關(guān)機(jī)理還有待于進(jìn)一步探究。

在外源引入單萜烯合酶基因在番茄中成功表達(dá)后，外源引入倍半萜烯合酶基因在番茄中表達(dá)的可能性也被研究[61]。通過在PG啟動(dòng)子的控制下表達(dá)從檸檬羅勒（Ocimum basilicumL.）中分離的α-姜烯合酶基因（ZIS），發(fā)現(xiàn)過度表達(dá)ZIS的轉(zhuǎn)基因番茄果實(shí)積累了高水平的α-姜烯和其他倍半萜，而在未轉(zhuǎn)化的對(duì)照果實(shí)中未檢測(cè)到倍半萜。同時(shí)ZIS基因的過表達(dá)增加的單萜的合成。由于ZIS基因定位于細(xì)胞質(zhì)，且無法轉(zhuǎn)運(yùn)到質(zhì)體中催化二磷酸香葉基形成這單萜，說明在細(xì)胞質(zhì)中存在大量香葉基二磷酸。這項(xiàng)研究說明單一轉(zhuǎn)基因在番茄中的異位表達(dá)可以增強(qiáng)單萜和倍半萜的合成，進(jìn)一步證明了質(zhì)體和細(xì)胞質(zhì)中香葉基二磷酸之間的相互聯(lián)系，這為從細(xì)胞質(zhì)和質(zhì)體兩種途徑改良番茄香氣品質(zhì)提供理論基礎(chǔ)。

金魚草（Antirrhinum majus）GPPS-SSU基因在果實(shí)成熟特異性PG啟動(dòng)子的控制下，在番茄果實(shí)中過度表達(dá)，為單萜合成提供底物，從而促進(jìn)了香葉醇、香葉醛、香茅醇和香茅醇等單萜物質(zhì)的生物合成[62]。與GES單獨(dú)過表達(dá)相比，GES與GPPS-SSU基因的共表達(dá)導(dǎo)致番茄果實(shí)中單萜的含量增加了3 倍以上，表明萜類改良番茄過程中底物的作用十分關(guān)鍵，這是萜類揮發(fā)物的大量合成的前體條件。

金魚草橙花醇/芳樟醇合酶1和2基因（AmNES/LIS-1/-2）在番茄中異源表達(dá)可以實(shí)現(xiàn)橙花叔醇（柑橘香氣）與芳樟醇對(duì)果實(shí)香氣的改良。AmNES/LIS-1果實(shí)中的橙花叔醇含量比AmNES/LIS-2果實(shí)的芳樟醇含量低60～584倍，但AmNES/LIS-1果實(shí)中橙花叔醇葡糖苷的積累比AmNES/LIS-2果實(shí)中的芳樟醇葡萄糖苷低4～14倍，說明細(xì)胞質(zhì)中FPP轉(zhuǎn)化為倍半萜橙花叔醇的能力較低。并驗(yàn)證了羥甲基戊二酰輔酶A還原酶（HMGR）和1-脫氧-D-木酮糖5-磷酸合酶（DXS），以及調(diào)節(jié)劑異戊烯基磷酸激酶（IPK）對(duì)倍半萜橙花叔醇代謝通量的積累具有正向調(diào)節(jié)的作用[63]。

2.2 調(diào)控內(nèi)源基因

2-苯乙醇是番茄風(fēng)味的重要貢獻(xiàn)者，具有令人愉悅的果香，花香。LeAADC1A或LeAADC2在番茄植株中的過表達(dá)導(dǎo)致果實(shí)的苯丙氨酸途徑產(chǎn)物含量增加10倍以上，包括2-苯基乙醛，2-苯乙醇和1-硝基-2-苯乙烷[64]；SlCCD1A的過表達(dá)表明其能裂解番茄紅素、α-胡蘿卜素和β-胡蘿卜素，生成6-甲基-5-庚烯-2-酮、香葉丙酮、α-紫羅蘭酮和β-紫羅蘭酮，增加番茄果實(shí)的花香、果香、脂肪味和甜味香氣。通過過表達(dá)SlCCD1A可以改善番茄果實(shí)的風(fēng)味品質(zhì)。番茄中SlGPPS.SSU在體外與LeGGPPS2相互作用，將其產(chǎn)物轉(zhuǎn)移到GPP形成，為單萜生成提供了底物[65]；內(nèi)源轉(zhuǎn)錄因子的表達(dá)可以影響植物揮發(fā)物的合成，番茄中過表達(dá)轉(zhuǎn)錄因子SlMYB75可以使果實(shí)中醛、苯丙烷衍生物和萜烯揮發(fā)物等多種香氣揮發(fā)物顯著增加[67]。

愈創(chuàng)木酚，這是一種具有煙熏香氣的小揮發(fā)性分子，對(duì)番茄風(fēng)味有負(fù)向調(diào)節(jié)作用；水楊酸甲酯和丁香酚具有“藥香”或“煙熏味”，先前已被證明不被消費(fèi)者接受。O-甲基轉(zhuǎn)移酶基因CTOMT1被發(fā)現(xiàn)與愈創(chuàng)木酚的合成相關(guān)，結(jié)果表明敲除CTOMT1導(dǎo)致果實(shí)愈創(chuàng)木酚的排放顯著減少，CTOMT1過表達(dá)導(dǎo)致愈創(chuàng)木酚釋放量略有增加[43]；糖基轉(zhuǎn)移酶1（NSGT1），它通過糖綴合物的結(jié)構(gòu)修飾來防止成熟番茄果實(shí)中愈創(chuàng)木酚、水楊酸甲酯和丁香酚的損傷誘導(dǎo)釋放，從而實(shí)現(xiàn)番茄中不良風(fēng)味揮發(fā)物的剔除[42]。這些結(jié)果表明番茄內(nèi)源基因的表達(dá)也可以影響果實(shí)揮發(fā)物的合成。

3 展望

在長(zhǎng)期馴化育種過程中，番茄逐漸丟失了一些揮發(fā)性產(chǎn)物，導(dǎo)致番茄的風(fēng)味品質(zhì)下降[68]。與傳統(tǒng)育種不同，轉(zhuǎn)基因育種能夠準(zhǔn)確地對(duì)某個(gè)品質(zhì)關(guān)鍵基因進(jìn)行操作，對(duì)番茄新品種改良產(chǎn)生積極深遠(yuǎn)的意義。實(shí)驗(yàn)證據(jù)表明應(yīng)用植物揮發(fā)物代謝工程可以有效改良果實(shí)的香氣品質(zhì)[53,64]。但是番茄揮發(fā)物代謝工程也存在較多問題，值得注意的是：第一，揮發(fā)物的合成是一個(gè)復(fù)雜的代謝過程，涉及到底物與酶的參與，過表達(dá)單個(gè)基因可能無法合成預(yù)期含量的揮發(fā)性物質(zhì)[62]；第二，通過外源引入香氣成分并沒有起到恢復(fù)番茄喪失風(fēng)味的作用；第三，番茄果實(shí)中合成的外源香氣是否能被消費(fèi)者接受有待考究；第四，如何平衡揮發(fā)物的大量合成與植物自毒現(xiàn)象；第五，揮發(fā)物的大量合成可能會(huì)導(dǎo)致番茄其他營(yíng)養(yǎng)成分的喪失；第六，由于番茄果實(shí)的香氣揮發(fā)物質(zhì)存在于果實(shí)腔中，受果皮限制不易向外揮發(fā)，如何平衡果實(shí)香氣的揮發(fā)與果實(shí)的軟化也值得深思。這些問題的提出，有助于推動(dòng)番茄香氣品質(zhì)改良工作進(jìn)入到新的階段。