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港大:利用基因工程成功提升番茄抗氧化能力
日期:2017-12-19 作者:编译:王爱玲 来源:农科智库 点击:
     香港大学(港大)生物科学学院与法国科学研究中心植物分子生物学研究所(斯特拉斯堡)合作,成功研发出一种新技术,能大幅提升番茄果实中对人体健康有益的维他命E含量至近6倍,而β-胡萝卜素和番茄红素含量亦倍增,从而大大提升番茄的抗氧化功效。
    研究人员通过基因工程,以3-羟基-3-甲基戊二酰辅酶A合成酶蛋白(HMGS)来调控植物中的异戊二烯合成途径。当HMGS在番茄中过量表达时,不仅可以增加能降低人体血液胆固醇的“植物甾醇”和一种有护肤作用、用于皮肤保湿霜的天然产物“角鲨烯”含量,以及β-胡萝卜素和番茄红素含量,还能提高维他命E(α-生育酚)含量494%,大大提升番茄的抗氧化功效。
    编码这个HMGS蛋白的DNA来源于一种可食用的作物——芥菜(印第安芥),其叶、茎和种子可食用,种子还可用于生产植物油。港大生物科学学院研究团队早前的实验结果表明,当HMGS蛋白内的第359位氨基酸从丝氨酸改变成了丙氨酸,蛋白的酶活性便大大增加了10倍;在与芥菜同属十字花科的模式植物拟南芥中,过量表达来自芥菜的HMGS突变型蛋白(S359A)时,提高了植物甾醇的含量。
    现在,研究人员将HMGS突变型(S359A)在农作物番茄中过量表达。研究发现过量表达S359A的番茄果实虽然在外观和大小方面没有变化,但类胡萝卜素包括β-胡萝卜素和番茄红素分别显著提高了169%和111%。过量表达S359A的番茄果实的类胡萝卜素提取物的颜色明显较对照组深。同時,类胡萝卜素提取物的抗氧化活性,较对照组高出89.5%至96.5%。除了类胡萝卜素,维他命E(α-生育酚)、角鲨烯和总植物甾醇含量也分别提高了494%,210%和94%。这些是由异戊二烯生物合成途径中的一些基因的表达上升所导致。
    在农作物中提升对健康有益物质的含量是一个非常重要的研究领域。如果这项新技术能够推广应用到各类食物如果实和蔬菜中,将有望提升人类及农业动物日常饮食的营养价值。植物甾醇、维他命E和类胡萝卜素含量增加了的提取物还能用于生产抗衰老面霜和防晒乳液,因为这些化合物具有非常好的抗炎和抗氧化活性。 (来源:Eurekalert网站  北京市农林科学院农业信息与经济研究所报道)
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