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新方法使番茄規(guī)?;a(chǎn)天然化合物

   2015-11-05 中國科學(xué)報(bào)3850
核心提示:英國約翰英納斯中心的科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了一種在番茄中有效生產(chǎn)大量有益天然化合物白藜蘆醇和染料木素的方法。白藜蘆醇存在于葡萄酒中,
    英國約翰英納斯中心的科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了一種在番茄中有效生產(chǎn)大量有益天然化合物白藜蘆醇和染料木素的方法。白藜蘆醇存在于葡萄酒中,據(jù)稱在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中其能延長(zhǎng)壽命;而在大豆中存在著染料木素,它被建議用于與類固醇激素相關(guān)的癌癥防治中,特別是乳腺癌。
 
    根據(jù)約翰英納斯中心著名植物代謝學(xué)家Cathie Matin的實(shí)驗(yàn)室的張楊(音譯)和Eugenio Butelli博士的研究結(jié)果,一個(gè)番茄能產(chǎn)生50瓶紅酒所含的白藜蘆醇數(shù)量,而產(chǎn)生的染料木素相當(dāng)于2.5千克豆腐所含的數(shù)量。
 
    這兩位博士一直在研究一種在擬南芥中發(fā)現(xiàn)的蛋白質(zhì)AtMYB12的影響。蛋白質(zhì)AtMYB12能激活一系列基因,而這些基因參與植物負(fù)責(zé)生產(chǎn)天然化合物的代謝途徑。該蛋白質(zhì)的作用就像水龍頭——根據(jù)蛋白質(zhì)的多少增加或減少天然化合物的生產(chǎn)。
 
    在番茄中引入該蛋白質(zhì)后,效果是有趣的:它不但增加了植物生產(chǎn)天然化合物的能力,還影響植物專門用于生產(chǎn)這些天然化合物的能量及碳的數(shù)量。為了響應(yīng)蛋白質(zhì)AtMYB12,番茄生產(chǎn)更多的苯丙素類和黃酮類化合物,并在此過程中投入更多的能量。
 
    將蛋白質(zhì)AtMYB12和參與代謝的基因引入番茄中,使得每克番茄產(chǎn)生凈重80毫克的新型化合物——這意味著工業(yè)化規(guī)模的生產(chǎn)成為可能。
 
    番茄是高產(chǎn)作物,權(quán)威統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示,其最高產(chǎn)量可達(dá)每公頃500噸。同時(shí),番茄僅需要較少的投入。因此,相比于在實(shí)驗(yàn)室中人工合成或從植物中少量提取,該方法是生產(chǎn)如白藜蘆醇和燃料木素這樣有價(jià)值的化合物更為經(jīng)濟(jì)的生產(chǎn)方式。番茄采收后可以榨汁,而這種有價(jià)值的化合物可以從果汁中提取。這表明,番茄本身可能成為增加營養(yǎng)和藥用益處的來源。
 
    Cathie Martin教授說:“我們的研究為在植物中規(guī)?;a(chǎn)有價(jià)值的苯丙素化合物以及其他源于芳香族氨基酸的產(chǎn)品提供了一個(gè)通用的工具。我們的工作對(duì)于不同領(lǐng)域的研究有幫助,包括植物學(xué)基礎(chǔ)研究、植物(微生物)工程、藥用植物天然產(chǎn)品以及飲食健康研究等。”
 
    張楊表示,具有高價(jià)值的藥用植物往往難以種植和管理,需要很長(zhǎng)的栽培時(shí)間來生產(chǎn)所需的化合物。
 
    “我們的研究提供了一個(gè)很棒的平臺(tái),在番茄中快速生產(chǎn)這些有價(jià)值的藥用化合物,目標(biāo)化合物則能從番茄汁中直接提純。”張楊表示,“我們相信,我們的設(shè)計(jì)思路也可以應(yīng)用于如萜類化合物、生物堿等其他化合物的生產(chǎn)。”(胡璇子編譯)
 
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