用转基因番茄工业化生产天然化合物

　　

生物通报道：给你机会喝五十瓶葡萄酒或吃一个西红柿，你会选择哪一个？

最近，英国John Innes中心的科学家们找到一种方法，通过在转基因番茄，高效地工业化生产有益的天然化合物。相关研究结果发表在最近的《Nature Communications》。延伸阅读：利用CRISPR改进转基因生物。

这些化合物是苯丙烷类化合物，如白藜芦醇——在酒中发现的化合物，在动物研究中报道可延长寿命，染料木黄酮——在大豆中发现的化合物，据报道在类固醇激素相关的癌症防治中起到一定的作用，特别是乳腺癌。

这项研究是由国际著名植物代谢专家、John Innes中心Cathie Martin教授实验室的Yang Zhang博士和Eugenio Butelli博士带领完成的。在这项研究中，研究人员通过基因工程，让一个番茄产生的白藜芦醇的数量，相当于50瓶红葡萄酒。也能让一个番茄产生的染料木黄酮的量，相当于2.5kg豆腐中存在的量。

Zhang和Butelli一直在研究一个名为AtMYB12的蛋白质的作用，它是在拟南芥中发现的，拟南芥是存在于大多数英国花园中的一种植物，被作为模式植物用于科学研究。

蛋白质AtMYB12可激活一系列基因，这些基因参与可产生植物天然化合物的代谢途径。该蛋白的作用有点像一个水龙头，可依靠存在多少蛋白质，来增加或减少天然化合物的生产。

将该蛋白转入番茄植株的作用其有趣之处在于，它既能增加植物产生天然化合物的能力（通过激活苯丙氨酸生产），也能影响植物产生这些天然化合物所用的能量和碳的数量。为了响应atmyb12蛋白的影响，番茄植株开始产生更多的苯丙素和黄酮类化合物，并投入更多的能量在果实中做这件事情。

转入AtMYB12和葡萄中产生白藜芦醇、大豆中产生染料木黄酮的酶的编码基因，可使番茄能够产生每干重多达80mg的新型化合物，从而表明工业放大是可能的。

番茄是一种高产作物——在提供最高产量的国家中每公顷达500吨，并且只需要相对较少的投入，因此，在番茄中生产有价值的化合物，如白藜芦醇或染料木黄酮，与在实验室依靠人工合成或从传统植物资源（例如，葡萄、大豆等）少量提取它们相比，可能是一种更经济的方式。番茄可以采收、榨汁，从果汁中提取有价值的化合物。番茄本身有可能成为增加营养或药物效益的来源。

Cathie Martin教授指出：“我们这项研究，为植物工业化生产高价值的苯丙烷类化合物，以及来自芳香族氨基酸的其他产品的生产，提供了一个通用的工具。我们的工作，对于不同的研究领域将很有意义的，包括植物、植物/微生物工程的基础研究，药用植物天然产品，以及饮食和健康研究。”

Yang Zhang博士说：“具有高价值的药用植物往往很难种植和管理，需要很长的培育时间来生产所需的化合物。我们这项研究提供了一个神奇的平台，在番茄中快速生产这些有价值的药用化合物。目标化合物可直接从番茄汁中纯化。我们相信，我们的设计理念也可以应用于其他化合物，如萜类、生物碱类化合物，它们都是来自植物的主要药用化合物群体。”

（生物通：王英）

生物通推荐原文：
The paper 'Multi-level engineering facilitates the production of phenylpropanoid compounds in tomato' is published in Nature Communications on Monday Oct. 26