从同一货架上拿起两种甜菊糖产品，标签看起来几乎一模一样。两者都标明是甜菊糖提取物，都宣称零卡路里——但它们的味道却不一样。
大多数人认为这种差异只是个人偏好问题。或许某个品牌使用了更好的提取物。
一项新的研究表明，苦味是由植物的基因编码的——由特定的酶以及它们在叶片中确切的开启位置决定。
甜菊糖的两面性
这种甜味剂来自甜叶菊（Stevia rebaudiana）的叶子，甜叶菊是一种原产于南美洲的小灌木，在世界各地都有商业种植。
它的叶子会产生一类叫做甜菊糖苷的化合物，其甜度可达白砂糖的 300 倍。
并非所有甜叶菊的味道都一样。甜菊苷和莱鲍迪苷A——甜叶菊叶片中最丰富的两种化合物——带有类似甘草的苦味，这也是许多人将甜叶菊与这种苦味联系起来的原因。
莱鲍迪苷 D 和 M 是较为罕见的变体，味道更接近蔗糖：更干净、更圆润，没有挥之不去的涩味。
制造商青睐那些更清洁的原料，并将其用于高端产品线，但工厂只能生产微量的这类原料。个中缘由一直没有得到明确的解释。
绘制植物基因组图谱
富山大学植物分子生物学家庄司翼教授领导了这项新研究的团队。
早期的甜菊基因组组装并不完整，甜味基因所在的位置存在缺口。
Shoji 的团队从零开始构建了一个高质量的参考基因组，并填补了这些空白。
实际目标是找到是什么因素促使植物产生一种糖苷而不是另一种糖苷，以便育种者能够推动品种朝着更清洁的方向发展。
参与甜味产生的基因
研究人员将研究重点放在一类称为糖基转移酶的酶上。
这些分子将葡萄糖连接到一种叫做甜菊醇的骨架化合物上，一次连接一个糖分子，构建更大的甜味化合物。每增加一个葡萄糖分子，风味特征就会发生改变。
其中一个基因簇被证明是核心基因——此前的一项研究已经指出，该基因簇可能是甜味产生的关键因素。
富山团队的研究更进一步。不同甜叶菊品种之间基因的细微差异似乎会引导植物的化学成分朝着不同的方向发展。
有些变异株倾向于产生莱鲍迪苷A——一种常见的、略带苦味的化合物。另一些变异株则倾向于产生莱鲍迪苷D和M。
机会之窗有限
识别出正确的基因只是成功的一半。这些基因在叶片中的活跃位置同样重要——同一个基因在不同的细胞中表达，可能会产生截然不同的结果。
研究人员结合使用了两种技术。其中一种技术是逐个读取单个细胞内哪些基因处于活跃状态，而不是对整个组织样本进行平均。
另一种技术是绘制特定化合物在叶片切片上的分布位置。
其中一个基因，UGT91D4，尤为引人注目。它仅在两个狭窄的区域内活跃：叶片光合层深处的叶肉细胞和构成叶片外表面的表皮细胞。在其他所有区域，它都处于沉默状态。
这种受限的活性或许可以解释为什么即使是最好的甜菊品种中，莱鲍迪苷 D 和 M 的含量也很少。
大部分叶片可能根本没有进行产生这些物质的化学反应。
细微差别，影响巨大
又发现了一层奥秘。植物间细微的基因差异——被称为单倍型——似乎会引导这些甜味酶朝着不同的方向发展。
两种植物可能携带看似相同的基因，但产生的糖苷比例却完全不同。
庄司解释说，关键基因的作用是将糖分子连接到叶片中的化合物上。
根据具体情况，这一步骤可能会使植物的风味更清淡或更苦涩。
这可能会改变什么？
商业甜菊糖主要成分是莱鲍迪苷 A——这种成分储量丰富且提取成本相对较低。
更纯净的 D 和 M 变种在自然界中稀少，因此生产者目前是通过酶转化或微生物发酵来制造它们，而不是从叶子中收获它们。
如果某种植物能够自然产生更多的维生素D和M，那么这种计算结果就会改变。
育种者可以选择合适的单倍型和细胞水平表达模式，开发出天然甜味剂，其叶子无需昂贵的下游加工即可生产优质甜味剂。
最近的一篇综述称莱鲍迪苷M为下一代甜菊糖苷，并指出消费者对更清洁的糖替代品的需求日益增长。本文为育种者提供了一条更清晰的途径来开发这种糖。
“因此，甜菊的风味特征不仅取决于其基因，还取决于这些基因被激活的具体位置，”Shoji说道。
该研究的更广泛意义
其影响远不止于糖替代品。植物通过一些关键酶仅在少数几种细胞类型中发挥作用的途径，生产出许多高价值化合物——药品、香料、调味剂。
这些单细胞技术可以应用于任何产量集中在组织狭小区域的作物。
对消费者而言，这种改变是渐进的。口感更清爽的低糖饮料。没有金属味的烘焙食品。
最近一篇论文发现，莱鲍迪苷 D 和 M 不会加重高脂饮食小鼠的代谢功能障碍，这进一步证实了它们作为更安全的糖替代品的功效。
长期以来阻碍甜菊发展的苦涩余味是可以解决的——它只存在于少数几个基因和几层细胞中。
从同一货架上拿起两种甜菊糖产品，标签看起来几乎一模一样。两者都标明是甜菊糖提取物，都宣称零卡路里——但它们的味道却不一样。
大多数人认为这种差异只是个人偏好问题。或许某个品牌使用了更好的提取物。
一项新的研究表明，苦味是由植物的基因编码的——由特定的酶以及它们在叶片中确切的开启位置决定。
甜菊糖的两面性
这种甜味剂来自甜叶菊（Stevia rebaudiana）的叶子，甜叶菊是一种原产于南美洲的小灌木，在世界各地都有商业种植。
它的叶子会产生一类叫做甜菊糖苷的化合物，其甜度可达白砂糖的 300 倍。
并非所有甜叶菊的味道都一样。甜菊苷和莱鲍迪苷A——甜叶菊叶片中最丰富的两种化合物——带有类似甘草的苦味，这也是许多人将甜叶菊与这种苦味联系起来的原因。
莱鲍迪苷 D 和 M 是较为罕见的变体，味道更接近蔗糖：更干净、更圆润，没有挥之不去的涩味。
制造商青睐那些更清洁的原料，并将其用于高端产品线，但工厂只能生产微量的这类原料。个中缘由一直没有得到明确的解释。
绘制植物基因组图谱
富山大学植物分子生物学家庄司翼教授领导了这项新研究的团队。
早期的甜菊基因组组装并不完整，甜味基因所在的位置存在缺口。
Shoji 的团队从零开始构建了一个高质量的参考基因组，并填补了这些空白。
实际目标是找到是什么因素促使植物产生一种糖苷而不是另一种糖苷，以便育种者能够推动品种朝着更清洁的方向发展。
参与甜味产生的基因
研究人员将研究重点放在一类称为糖基转移酶的酶上。
这些分子将葡萄糖连接到一种叫做甜菊醇的骨架化合物上，一次连接一个糖分子，构建更大的甜味化合物。每增加一个葡萄糖分子，风味特征就会发生改变。
其中一个基因簇被证明是核心基因——此前的一项研究已经指出，该基因簇可能是甜味产生的关键因素。
富山团队的研究更进一步。不同甜叶菊品种之间基因的细微差异似乎会引导植物的化学成分朝着不同的方向发展。
有些变异株倾向于产生莱鲍迪苷A——一种常见的、略带苦味的化合物。另一些变异株则倾向于产生莱鲍迪苷D和M。
机会之窗有限
识别出正确的基因只是成功的一半。这些基因在叶片中的活跃位置同样重要——同一个基因在不同的细胞中表达，可能会产生截然不同的结果。
研究人员结合使用了两种技术。其中一种技术是逐个读取单个细胞内哪些基因处于活跃状态，而不是对整个组织样本进行平均。
另一种技术是绘制特定化合物在叶片切片上的分布位置。
其中一个基因，UGT91D4，尤为引人注目。它仅在两个狭窄的区域内活跃：叶片光合层深处的叶肉细胞和构成叶片外表面的表皮细胞。在其他所有区域，它都处于沉默状态。
这种受限的活性或许可以解释为什么即使是最好的甜菊品种中，莱鲍迪苷 D 和 M 的含量也很少。
大部分叶片可能根本没有进行产生这些物质的化学反应。
细微差别，影响巨大
又发现了一层奥秘。植物间细微的基因差异——被称为单倍型——似乎会引导这些甜味酶朝着不同的方向发展。
两种植物可能携带看似相同的基因，但产生的糖苷比例却完全不同。
庄司解释说，关键基因的作用是将糖分子连接到叶片中的化合物上。
根据具体情况，这一步骤可能会使植物的风味更清淡或更苦涩。
这可能会改变什么？
商业甜菊糖主要成分是莱鲍迪苷 A——这种成分储量丰富且提取成本相对较低。
更纯净的 D 和 M 变种在自然界中稀少，因此生产者目前是通过酶转化或微生物发酵来制造它们，而不是从叶子中收获它们。
如果某种植物能够自然产生更多的维生素D和M，那么这种计算结果就会改变。
育种者可以选择合适的单倍型和细胞水平表达模式，开发出天然甜味剂，其叶子无需昂贵的下游加工即可生产优质甜味剂。
最近的一篇综述称莱鲍迪苷M为下一代甜菊糖苷，并指出消费者对更清洁的糖替代品的需求日益增长。本文为育种者提供了一条更清晰的途径来开发这种糖。
“因此，甜菊的风味特征不仅取决于其基因，还取决于这些基因被激活的具体位置，”Shoji说道。
该研究的更广泛意义
其影响远不止于糖替代品。植物通过一些关键酶仅在少数几种细胞类型中发挥作用的途径，生产出许多高价值化合物——药品、香料、调味剂。
这些单细胞技术可以应用于任何产量集中在组织狭小区域的作物。
对消费者而言，这种改变是渐进的。口感更清爽的低糖饮料。没有金属味的烘焙食品。
最近一篇论文发现，莱鲍迪苷 D 和 M 不会加重高脂饮食小鼠的代谢功能障碍，这进一步证实了它们作为更安全的糖替代品的功效。
长期以来阻碍甜菊发展的苦涩余味是可以解决的——它只存在于少数几个基因和几层细胞中。
