科学家发现决定橄榄油香气的基因

一支西班牙研究团队对橄榄树的一个关键遗传性状进行了研究，并设计出一种方法来调控相关基因的表达，从而对橄榄油的香气产生显著影响。

这一发现可能使种植者能够筛选出能生产特定香气橄榄油的品种，或让研究人员培育出具有预定香气的新品种。转基因橄榄可能具有更浓郁的果香或辛辣香气。

“植物会产生并释放种类繁多的挥发性有机化合物，这些物质从叶片、果实、花朵和根部等不同组织中释放出来，”研究人员写道。“从化学角度来看，这些植物挥发物是亲脂性有机分子，其特征是在常温下具有低沸点和高蒸气压。”

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挥发性化合物是指一旦从源头释放出来，便会到达嗅觉受体并产生香气的分子。

13-HPL基因数十年来一直是研究重点，因为它在合成构成初榨橄榄油香气的主要挥发性化合物方面起着关键作用。

“直到大约十年前，我们才成功从橄榄树中分离并鉴定出13-HPL基因，并证实了其编码的蛋白质——13-HPL酶——所具有的推测性（普遍认为的）功能，”西班牙国家研究委员会脂肪研究所生物化学与植物食品技术研究小组负责人卡洛斯·桑斯（Carlos Sanz）向《橄榄油时报》表示。

13-HPL是一种酶，它能将碳13位带有过氧化氢基团的多不饱和脂肪酸转化为六碳C6脂肪族醛——己醛或己烯醛。

这些挥发性醛类及其醇类和酯类衍生物，是不同植物物种果实香气的组成部分。在橄榄中，它们还负责产生植物叶片被碾碎时散发的割草味。

“13-HPL是一种属于脂氧合酶途径的酶，该途径是植物中高度保守的生化途径，在不同植物器官中均发挥作用，”桑斯表示。 “我们在先前研究中已证实，碾碎橄榄叶后获得的挥发性化合物谱系，与碾碎橄榄果实后获得的谱系基本相同。因为在这两种器官中，组织损伤都会触发脂氧合酶途径的运作，进而引发挥发性化合物的合成。”

“这本质上就是初榨橄榄油香气的来源，”他补充道。“这种香气仅在初榨橄榄油提取过程的压榨阶段，橄榄果实完整性被破坏时才会产生。”

研究还发现，橄榄中仅存在一个13-HPL基因，这与合成这些挥发性化合物的其他代谢步骤不同——在那些步骤中，可能涉及大量具有相同功能的基因。

“既然已经鉴定并表征了该基因，下一步就是确定其在体内的功能，即验证该基因在橄榄中是否表达以产生13-HPL，以及该酶是否像体外实验中那样发挥作用，”桑斯说道。

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为验证这一推测，研究人员培育了两组橄榄树：一组通过基因沉默技术抑制该基因表达，另一组则将其表达量放大至最高水平。随后，脂肪研究所和马拉加大学的科学家们对所得的挥发性化合物进行了分析。

研究人员发现，沉默该基因会带来意想不到的后果。

“橄榄树中13-HPL基因表达的改变不仅会导致C6类挥发物大幅减少……还会导致植株生长受阻，”桑斯表示。“这表明13-HPL的活性对橄榄植株的正常生长发育至关重要。”

其中一个原因可能是13-HPL基因在清除对植物有毒的多不饱和脂肪酸过氧化物方面发挥的作用。植物组织中过氧化物衍生物的过量积累很可能影响其生长。

“另一方面，我们不能忘记，脂氧合酶途径是多种生理调节因子的来源，因此这些过氧化物的含量增加可能会导致其中某些调节因子的浓度和活性升高，从而产生观察到的表型效应，”桑兹说。

据研究人员称，该研究结果有望实现基因表达被修饰的植物的培育。“但这仅会影响油香气中‘青草’特性的表现，”桑斯指出。

该基因表达水平的提高将增强香气中青果类的果香特征。“相反，若调控该基因的表达，则会导致……油品虽保留青果香气，但果香减弱而辛辣感增强，这种特性受到部分消费者的青睐，”他解释道。

“我们获得的信息证实了我们此前对13-HPL基因和酶的功能及其参与初榨橄榄油主要香气化合物合成的推测，”桑斯补充道。

“虽然获得携带该基因表达突变的转基因品系是可行的，但我认为，这一知识的主要应用应在于橄榄育种计划中，用于开发分子标记，从而通过标记辅助选择培育出能生产香气更佳橄榄油的新橄榄品种，”他总结道。

• 植物科学
• 西班牙国家研究委员会

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