칠리 고추 잡종의 캡사시노이드 축적에 대한 이종증은 부모에 따라 다릅니다.

Scientific Reports 12권, 기사 번호: 14450(2022) 이 기사 인용

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농업적 특성에 대한 이종증식은 잡종 작물 육종을 뒷받침하는 광범위한 현상입니다. 그러나 세포 대사산물 수준의 이종증은 아직 완전히 연구되지 않았습니다. 고추 속 고추에서 발견되는 캡사이시노이드와 같은 일부 대사산물은 과일의 특징적인 매운('매운') 맛을 부여하는 높은 인기를 누리고 있습니다. 우리는 두 종의 고추 고추인 C. chinense(cv. Habanero 및 cv. Biquinho)와 C. annuum var.의 종간 및 내부 잡종의 과일 태반과 과피의 대사 프로필을 분석했습니다. annuum (cv. Jalapeño 및 cv. Cascadura Ikeda)은 상호와 완전한 다이얼이 교차합니다. 부모와 잡종은 온실에서 재배되었으며 1차 대사산물(설탕, 아미노산 및 유기산)과 캡사이시노이드의 프로필은 가스 크로마토그래피-비행 시간-질량 분석법(GC-TOF-MS) 및 초성능 액체를 통해 생성되었습니다. 질량 분석기(UPLC-MS)에 각각 결합된 크로마토그래피. 우리는 매운맛이 없는 부모로부터 파생된 것을 포함하여 잡종의 과일 태반에 캡사이시노이드 축적에 대해 특히 상당한 이종 효과를 발견했습니다. 더욱이, 과일 일차 대사의 상당 부분은 특정 유전자형이 암꽃 또는 꽃가루 부모로 사용되었는지 여부와 같은 뚜렷한 부모 기원 효과와 함께 특정 교차 조합에 의해 영향을 받았습니다. 잡종과 부모 사이의 대사 산물 수준의 차이는 1차 및 2차 대사 산물에 대한 잡종의 스냅샷을 제공하고 전체 식물 잡종 표현형의 발현을 설명하는 데 기여할 수 있습니다.

고추는 35종 이상으로 구성된 가지과(Solanaceae)의 속입니다1. 5종(C. annuum var. annuum, C. chinense, C. baccatum, C. frutescens 및 C. pubescens)은 중남미에서 독립적으로 사육되었으며 오늘날 전 세계 아열대 및 온대 기후에서 재배되고 있습니다2. 고추 열매('꼬투리')는 모양, 색상 및 맛이 매우 다양하여 다양한 시장 유형이 존재하며, 신선 소비(단고추), 신선 가공(예: 소스, 페이스트), 건조 향신료3, 올레오레진 추출4 또는 장식용5. 다양한 관능 특성에 대한 소비자의 선호로 인해 엄청나게 뜨거운 과일부터 순하거나 완전히 달콤한 형태에 이르기까지 매운맛('열') 수준이 다양해졌습니다6. 매운 맛은 바닐릴아미드의 일종인 캡사이시노이드에 의해 부여되며, 이는 뜨거운 품종의 과일 태반에서 숙성되는 동안 다양한 양으로 축적됩니다7. 캡사이시노이드, 캡시노이드8 및 기타 고추의 2차 대사산물은 농식품, 화장품, 제약 산업에서 합성 첨가물을 대체하는 용도로 다양하게 사용됩니다9.

고추는 자연적으로 동종교배(즉, 이종교배) 종이지만10 상업용 고추 품종은 완전 자가혼식으로 관리되고 사육됩니다11. 고추 품종 또는 종 간의 교배는 일반적으로 관심 유전자를 식별하기 위한 기초 연구에 사용되었지만 최근에는 그 자체로 육종 도구로서 보편화되었습니다12. 잡종 육종은 질병 저항성 및 농경학적 특성을 포함하여 우세하게 유전되는 특성의 조합을 허용합니다13. 잡종의 또 다른 장점은 상당한 잡종 활력 또는 이종증14을 표시할 수 있다는 것입니다. 잡종증은 옥수수(Zea mays), 사탕무(Beta vulgaris), 유채(Brassica napus var. napus), 호밀(Secale Cerale), 쌀과 같은 많은 일년생 작물의 수확량을 향상시키는 데 근본적인 역할을 하는 복잡한 현상입니다. (Oryza spp) 및 면화 (Gossypium spp)가 있지만 이들의 기본 분자 메커니즘은 설명할 수 없습니다15.

일반적으로 덜 조사되었지만 대사 변이 분석은 이형 표현형의 발현과 관련된 중요한 차이점을 지적할 수도 있습니다. 이종증의 대사 모델은 근친 교배 계통에서 일어날 수 있는 것과는 대조적으로 잡종에서 최적의 효소 및 대사 산물 농도에 도달한다고 예측합니다. 어쨌든, 잡종의 대사산물 변이에 대한 연구는 이종증에 대한 기계적 통찰력을 제공할 뿐만 아니라 관심 있는 대사산물의 함량이 더 높은 육종에 정보를 제공하는 데에도 흥미로울 수 있습니다. 캡사이시노이드는 매우 가치 있는 2차 화합물이지만 환경의 영향을 크게 받는 농도가 신뢰할 수 없는 것으로 악명이 높습니다. 캡사이시노이드 생산을 위한 새로운 이종 플랫폼이 제안되었지만 고추 꼬투리에서 높고 일관된 수준의 매운맛을 달성하는 것은 작물 육종가에게 보다 즉각적이고 편리한 방법을 나타냅니다.