導讀巴旦木扁桃仁，又稱巴旦杏仁，也有俗稱薄殼杏仁，是巴旦木的果實。美國加州是全球最大的巴旦木供應地，全球超過80%的巴旦木產自加州，在中國產地則主要集中在新疆。....

巴旦木

扁桃仁，又稱巴旦杏仁，也有俗稱薄殼杏仁，是巴旦木的果實。美國加州是全球最大的巴旦木供應地，全球超過80%的巴旦木產自加州，在中國產地則主要集中在新疆。扁桃仁是馳名世界的干果，味道香美，營養豐富，含有豐富的微量營養元素，有利于降低血壓、減少心血管疾病、促進糖類代謝等。

不過，最早的野生扁桃仁并不好吃，不但苦還有劇毒，因為野生扁桃仁中積累了味苦且有毒的氰基二葡萄糖苷苦杏仁苷。隨著扁桃的馴化，甜核基因型被人類選擇出來，但是什么機制導致了扁桃仁由苦變甜卻不為人知。

2019年6月14日，西班牙、丹麥、意大利等國的研究人員在頂尖學術期刊 Science 雜志發表了題為：Mutation of a bHLH transcription factor allowed almond domestication 的研究論文。

研究人員對扁桃（Prunus dulcis）基因組進行測序，他們分析了負責味道轉變的基因組區域，發現一個轉錄因子（bHLH）的點突變使有毒化合物的生物合成途徑中P450單氧合酶的產生受到抑制，從而使扁桃仁變甜。

文章截圖

該研究報道了扁桃參考基因組的草圖，利用序列信息分析了甜核與苦核基因型間的遺傳差異，研究結果為研究杏樹的開花時間、耐旱性和抗病性等農藝性狀提供了一個新的視角。

此外，該研究鑒定了一個與甜味相關的46kb長度的基因簇，該區域編碼五種基本的螺旋-環-螺旋（bHLH）轉錄因子：bHLH1到bHLH5。

更為關鍵的是，該研究證明了bHLH2參與調控P450單加氧酶編碼基因PdCYP79D16和PdCYP71AN24的轉錄，這兩個基因參與苦杏仁苷生物合成途徑。 bHLH2的二聚體結構域中的非同義點突變（Leu至Phe）阻止了兩種細胞色素P450基因的轉錄，從而產生甜仁性狀。

研究人員首先利用PacBio的長讀長測序和Illumina的短讀長測序技術對甜純合杏仁品種Lauranne進行了測序。通過利用PacBio的長讀長序列來組裝基因組，并利用Illumina的短讀長序列來填補缺口和搭建支架。最終組裝構成4078個支架，N50為21.8 Mb（其中N50是覆蓋50％基因組所需的最小重疊群長度）和L90為306（其中L90 是最小數量的重疊群，其長度總和占基因組大小的90％）。通過結合扁桃及其近親桃（Prunus persica）的RNA測序結果和轉錄本數據，他們預計扁桃基因組覆蓋27,817個基因。

隨后，研究人員開始尋找扁桃仁的甜仁基因座。他們利用與此基因座連鎖的Sk連鎖切割的擴增多態性序列（CAPS）和SSR標記，對475個F1代個體進行基因型分型，最終定義了118kb的區域，包含11個基因與，這一區域內包含了一個與甜味相關的46 kb區域。此區域包含5個基因，包括5個編碼基本螺旋-環-螺旋（bHLH）轉錄因子的基因，分別命名為bHLH1到bHLH5。

之后研究人員研究了這些bHLH基因控制杏仁苦杏仁苷積累的能力，通過RNA-seq實驗證明，甜杏仁和苦杏仁基因型中，杏仁苷生物合成基因PdCYP79D16和PdCYP71AN24的轉錄水平顯著不同。

通過對甜(Sk/Sk)和苦基因型S3067(Sk/Sk)被膜組織的RT-PCR分析，他們發現了bHLH1、bHLH2和bHLH4的表達沒有差異，但未檢測到bHLH3和bHLH5的表達。通過對一個與Sk位點相關的20kb基因組區域的掃描，他們發現苦味基因組的雜合度高于甜味基因組。隨后，在比較bHLH1、bHLH2和bHLH4的序列時，他們發現，甜扁桃品種的bHLH1帶有導致截短蛋白的插入缺失，bHLH2帶有替換和插入，導致非同義的Leu346→Phe (L346F)取代和Asn412插入到甜味基因型中，而bHLH4不存在多態性。

總的來說，該研究報道了扁桃參考基因組的草圖，利用序列信息分析了甜核與苦核基因型間的遺傳差異，鑒定了一個與甜味相關的46kb長度的基因簇，該區域編碼五種基本的螺旋-環-螺旋（bHLH）轉錄因子：bHLH1到bHLH5，并證明了bHLH2點突變（Leu346→Phe(L346F)）通過抑制P450單加氧酶編碼基因PdCYP79D16和PdCYP71AN24的轉錄，阻止了兩種細胞色素P450基因的轉錄，從而產生甜仁性狀。

論文鏈接：

https://science.sciencemag.org/content/364/6445/1095.abstract