现代人缺钙，基因编辑的西红柿可以补充维生素D

富含维生素前体的植物可能有助于解决缺乏症，但走向市场的道路很长。

　　

           

西红柿自然会产生维生素D的前体，如果关闭将维生素D转化为其他化学物质的途径，就会导致前体积累。

经过基因编辑的番茄植物可以产生维生素D的前体，将来可能会提供一种不含动物的关键营养素来源。

据估计，全球有10亿人缺乏足够的维生素D，这种情况会导致各种健康问题，包括免疫和神经系统疾病。植物通常是缺乏营养的来源，大多数人通过动物产品获得维生素D，如蛋类、肉类和奶制品。

5月1日发表在《自然植物》(Nature Plants)杂志上的基因编辑番茄在实验室中暴露在紫外线下时，一些被称为维生素D3原的前体会转化为维生素D3。但这些植物尚未被开发用于商业用途，也不知道它们在室外生长时会如何。

但是，英国哈潘登Rothamsted研究所的植物生物学家Jonathan Napier说，这是一个有希望的——而且不同寻常的——使用基因编辑来提高作物营养质量的例子。这需要深入的番茄生物化学知识。“你只能编辑你理解的东西，”他说。“正是因为我们了解生物化学，我们才能够做出这种干预。”

有针对性的改变

基因编辑是一种允许研究人员对生物体基因组进行有针对性的改变的技术，被誉为培育更好作物的一种潜在方法。尽管通过将基因插入植物基因组而制造的转基因作物通常必须经过政府监管机构的广泛审查，但许多国家已经为基因编辑作物简化了这一过程——只要编辑相对简单，并且创造了一种也可能自然发生的突变。

但Napier说，使用这种基因编辑来提高作物营养成分的方法相对较少。虽然基因编辑可以用来关闭基因的方式有利于消费者——例如,通过消除植物化合物,可能导致过敏——它是更难找到突变基因的情况下将导致生产一个新的营养。“对于真正的营养增强，你必须退一步想想，这个工具会有多有用?”Napier说。

 

尽管一些植物会自然产生维生素D，但这些维生素D后来往往会转化为调节植物生长的化学物质。阻断转化途径会导致维生素D前体的积累，但也会导致植物发育不良。“如果你想种植高产植物，这是一个相当重要的考虑因素，”英国诺维奇约翰英尼斯研究所的植物生物学家凯西·马丁说。

但茄科植物也有一个平行的生化途径，将维生素原D3转化为防御化合物。马丁和她的同事利用这一点对产生维生素D3原的植物进行了改造:他们发现，关闭这一途径，可以在不影响植物在实验室生长的情况下，导致维生素D前体的积累。

比利时根特大学的植物生物学家Dominique Van Der Straeten说，研究人员现在必须确定阻断这种防御化合物的产生是否会影响番茄在实验室外生长时应对环境压力的能力。

马丁和她的同事计划对此进行研究，并已获准在田间种植他们的基因编辑番茄。研究小组还希望测量户外紫外线照射对植物叶片和果实中维生素D3原转化为维生素D3的影响。“在英国，它几乎注定要失败，”马丁开玩笑说，指的是英国臭名昭著的多雨天气。她说，当她联系意大利的一位合作者，询问他是否可以在更阳光的条件下进行实验时，他回答说，他需要大约两年的时间才能得到监管部门的许可。

如果这些番茄在实地研究中表现良好，它们最终可能会成为消费者可以获得的有限的营养增强作物之一。但Napier警告说，通往市场的道路是漫长的，而且充满了知识产权、监管要求和后勤挑战等复杂问题。黄金大米——一种能产生维生素A前体的转基因作物——花了几十年时间才从实验室转移到农场，去年才在菲律宾获准进行商业种植。

Van Der Straeten的实验室正在培育一种转基因植物，这种植物能产生更高水平的多种营养物质，包括叶酸、维生素原A和维生素B2。但她很快指出，这种强化作物对解决营养不良只会起到很小的作用。“这只是我们帮助人们的方法之一，”她说。“显然，它将采取综合措施。”