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科技前沿 | 利用基因编辑培育富含维生素D的“超级西红柿”
日期:2022-05-31 作者:未知 来源:农业科技前沿与政策咨询 点击:
 

 维生素D是一种人体必需的维生素,在维持体内钙磷稳态,保持骨骼、牙齿和肌肉健康方面发挥着重要作用。此外,它还具有调节免疫细胞功能、抗炎、抗氧化等作用。
  鸡蛋、奶制品和油性鱼类都是维生素D的主要来源。然而,对于那些素食者或易过敏体质的人来说,很难选择这类饮食。此外,蘑菇和酵母也可作为维生素D2的来源;但在一些流行病学研究中,维生素D2的生物效应远远低于维生素D3。还有一种补充维生素D的方法,那就是晒太阳;但需要注意的是,长时间晒太阳可能面临皮肤癌的风险。
  除此之外,只有药物形式的维生素D补充剂;但很多人不愿意每天都“吃药”。
  2022年5月23日,发表在《Nature Plants》上的一项最新研究中,来自英国John Innes Centre中Cathie Martin课题组提供了一种新的选择。他们利用CRISPR-Cas9基因编辑技术改造了西红柿。食用这种“超级西红柿”所获得的维生素D相当于食用两个鸡蛋或28克金枪鱼。
  目前,由于膳食摄入不足,维生素D缺乏症已成为全球健康的主要问题,影响着约10亿人口,而且这一数字还在不断增加。已知维生素D缺乏会削弱免疫功能并导致炎症,还与癌症、帕金森病、抑郁症、神经认知功能下降、痴呆症等多种疾病的严重程度和风险增加有关。
  为了解决部分人口维生素D摄入不足的问题,科学家们基于植物开发出一种新的维生素D膳食来源。
  前面提到,晒太阳可以补充维生素D,那是因为我们皮肤皮脂腺及其分泌物中的7-脱氢胆固醇(7-DHC)是维生素D3生物合成的前体,在暴露于户外紫外线(UVB)时可以合成维生素D3。
  实际上,7-DHC也存在于包括番茄在内的一些植物的叶片和未成熟的绿色果实中。因此,暴露于UVB的番茄叶片也会产生维生素D3。然而,7-DHC通常不会在果实中积累,而是随着果实成熟,合成了胆固醇和甾体糖生物碱(SGA)。
  此前已有研究发现,包括番茄在内的茄科植物中,存在一条重复的途径,其中,7-DHC还原酶(Sl7-DR2)的一个特定的异构体将7-DHC合成为胆固醇,用于在叶片和果实中合成α-番茄碱。因此,Sl7-DR2成为了关键“角色”。


  在这项新研究中,研究人员使用CRISPR-Cas9基因编辑技术敲除了编码Sl7-DR2的基因,以试图让7-DHC在成熟的番茄果实中积累。他们发现,Sl7-DR2失去活性后并没有影响植物甾醇和油菜素内酯的生物合成,对番茄品系的生长、发育或产量也都没有影响。相反,Sl7-DR2的失活导致番茄叶片和未成熟的绿色果实中7-DHC的水平大幅增加。

  为了将7-DHC转化为对人体有益的维生素D3,研究人员随后将番茄进行了UVB照射。他们发现,一个番茄中的7-DHC转化为维生素D3后,其含量相当于两个中等大小的鸡蛋或28克金枪鱼中的维生素D3含量。
  研究人员表示,经过基因编辑的番茄看起来和普通番茄没什么区别,味道也一样,而且基因编辑不会影响番茄的生长、发育或产量。
  该研究通讯作者、诺里奇研究园教授Cathie Martin说:“吃一个西红柿总比吃一片药片感觉要好得多。我认为,以植物形式摄入维生素D你还可以从中获得更多益处。无论如何,我们吃的水果和蔬菜都不够。西红柿还是很好的维生素C来源。”
  目前,英国正在进行这项试验,以评估在户外种植番茄植株是否会导致7-DHC转化为维生素D3。第一批果实预计将在6月底成熟。
  Martin表示,这项基因敲除技术也可以应用于其他茄科植物,如甜椒、辣椒、茄子和土豆。
此外,经过基因编辑的番茄植株的叶子也含有大量的7-DHC。该团队正在寻找将这些废物转化为植物维生素D补充剂的方法。
  文章转载自:中国生物技术网 、iPlants

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