用轉基因番茄工業化生產天然化合物

　　最近，英國John Innes中心的科學家們找到一種方法，通過在轉基因番茄，高效地工業化生產有益的天然化合物。相關研究結果發表在最近的《Nature Communications》。延伸閱讀：利用CRISPR改進轉基因生物。

　　這些化合物是苯丙烷類化合物，如白藜蘆醇——在酒中發現的化合物，在動物研究中報道可延長壽命，染料木黃酮——在大豆中發現的化合物，據報道在類固醇激素相關的癌癥防治中起到一定的作用，特別是乳腺癌。

　　這項研究是由國際著名植物代謝專家、John Innes中心Cathie Martin教授實驗室的Yang Zhang博士和Eugenio Butelli博士帶領完成的。在這項研究中，研究人員通過基因工程，讓一個番茄產生的白藜蘆醇的數量，相當于50瓶紅葡萄酒。也能讓一個番茄產生的染料木黃酮的量，相當于2.5kg豆腐中存在的量。

　　Zhang和Butelli一直在研究一個名為AtMYB12的蛋白質的作用，它是在擬南芥中發現的，擬南芥是存在于大多數英國花園中的一種植物，被作為模式植物用于科學研究。

　　蛋白質AtMYB12可激活一系列基因，這些基因參與可產生植物天然化合物的代謝途徑。該蛋白的作用有點像一個水龍頭，可依靠存在多少蛋白質，來增加或減少天然化合物的生產。

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　　將該蛋白轉入番茄植株的作用其有趣之處在于，它既能增加植物產生天然化合物的能力（通過激活苯丙氨酸生產），也能影響植物產生這些天然化合物所用的能量和碳的數量。為了響應atmyb12蛋白的影響，番茄植株開始產生更多的苯丙素和黃酮類化合物，并投入更多的能量在果實中做這件事情。

　　轉入AtMYB12和葡萄中產生白藜蘆醇、大豆中產生染料木黃酮的酶的編碼基因，可使番茄能夠產生每干重多達80mg的新型化合物，從而表明工業放大是可能的。

　　番茄是一種高產作物——在提供最高產量的國家中每公頃達500噸，并且只需要相對較少的投入，因此，在番茄中生產有價值的化合物，如白藜蘆醇或染料木黃酮，與在實驗室依靠人工合成或從傳統植物資源（例如，葡萄、大豆等）少量提取它們相比，可能是一種更經濟的方式。番茄可以采收、榨汁，從果汁中提取有價值的化合物。番茄本身有可能成為增加營養或藥物效益的來源。

　　Cathie Martin教授指出：“我們這項研究，為植物工業化生產高價值的苯丙烷類化合物，以及來自芳香族氨基酸的其他產品的生產，提供了一個通用的工具。我們的工作，對于不同的研究領域將很有意義的，包括植物、植物/微生物工程的基礎研究，藥用植物天然產品，以及飲食和健康研究。”

　　Yang Zhang博士說：“具有高價值的藥用植物往往很難種植和管理，需要很長的培育時間來生產所需的化合物。我們這項研究提供了一個神奇的平臺，在番茄中快速生產這些有價值的藥用化合物。目標化合物可直接從番茄汁中純化。我們相信，我們的設計理念也可以應用于其他化合物，如萜類、生物堿類化合物，它們都是來自植物的主要藥用化合物群體。”