花青素和萜类化合物等成分对果实的色泽、风味、香气以及整体营养价值至关重要。然而，试图增加这些化合物的尝试往往会产生不良副作用。这是因为它们的合成与植物激素密切相关。例如，细胞分裂素同时调节植物生长和次生代谢，因此改变其水平可能会改变植物的结构和生长模式。
一类鲜为人知的细胞分裂素相关基因——tRNA型异戊烯基转移酶——鲜少受到关注。这些基因通常被认为仅行使常规细胞功能，而非主动调节植物性状。它们是否能在不干扰生长的情况下改善果实品质尚不明确，这使其成为进一步研究的有趣靶点。
隐藏基因的巨大效应
来自南京农业大学和康涅狄格大学的研究人员在《园艺研究》（Horticulture Research）上发表成果，利用森林草莓探索了这一可能性。他们聚焦于一个名为 FveIPT2 的持家基因。通过基因工程手段使植株更高水平地表达该基因，他们观察到果实品质有了明显改善。
改良后的植株在成熟果实中产生了显著更多的花青素和萜类化合物，但在生长、果实大小或糖含量方面与正常植株相比没有差异。这一发现挑战了持家基因仅起被动作用这一长期观点，并凸显了其在作物改良中的潜力。
对生长发育无影响
FveIPT2 参与tRNA修饰，并与顺式玉米素（一种细胞分裂素）的合成有关。与其他强烈影响植物生长的细胞分裂素相关基因不同，增加 FveIPT2 活性仅引起整体细胞分裂素水平的微小变化。植株发育正常，无明显异常。它们如期开花结果，果实重量、形状或甜度均无变化。
色泽更艳，香气更浓，营养更佳
尽管植株生长保持稳定，果实的化学成分却发生了显著变化。花青素、类黄酮和酚类化合物的水平均有所增加，使果实颜色更红。详细分析显示，九种特定的花青素含量显著上升，包括矢车菊素和天竺葵素衍生的化合物，这些化合物以其抗氧化特性而闻名。
与此同时，近一半检测到的萜类化合物有所增加。其中包括单萜、倍半萜和三萜，它们在香气和风味中起重要作用。
风味特征改善
变化不仅限于色泽和营养。与愉悦花香相关的芳香化合物，如芳樟醇，变得更加丰富。与此同时，与较刺鼻的树脂类气味相关的化合物则有所减少。基因表达研究证实，负责产生和运输这些化合物的关键通路更加活跃。
综上所述，研究结果表明，FveIPT2 能够选择性增强果实的化学成分，而不会引发通常影响生长的激素驱动变化。
重新审视“持家”基因
研究人员指出：“这项研究表明，我们通常认为的‘持家’基因可能具有惊人的特异性和宝贵效应。通过靶向tRNA型基因而非经典的激素调节因子，我们能够在不伴随代谢工程通常带来的生长代价的情况下，改善果实色泽、香气和营养成分。这些发现表明，基础细胞通路可能潜移默化地塑造果实品质，为育种者提供了既有效又具有生物学温和性的新工具。”
作物改良的新途径
这些结果确立了 FveIPT2 作为改良草莓及可能其他作物果实品质的有前景靶点的地位。由于这种方法在不降低产量或植株活力的情况下增加了有益色素和香气化合物，它对于开发高品质农产品可能尤为有用。
从更广泛的角度来看，这项研究挑战了持家基因仅参与常规细胞过程这一观念。通过揭示其对次生代谢的影响，该研究指出了在保持产量和品质的同时改良作物的新策略。