科學(xué)家利用基因編輯成功培育出富含維生素D的“超級番茄”

2022年5月23日，英國John Innes Centre的Cathie Martin課題組在《Nature Plants》上發(fā)表了“Biofortified tomatoes provide a new route to vitamin D sufficiency”一文，他們利用CRISPR-Cas9基因編輯技術(shù)改造了番茄，食用這種“超級番茄”所獲得的維生素D相當(dāng)于食用2個雞蛋或28 g金槍魚。雞蛋、奶制品和油性魚類都是維生素D的主要來源，然而，對于那些素食者或易過敏體質(zhì)的人來說，很難選擇這類飲食。此外，蘑菇和酵母也可作為維生素D的來源，但在一些流行病學(xué)研究中，維生素D的生物效應(yīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于維生素D。7-脫氫膽固醇（7-DHC）是維生素D生物合成的前體，7-DHC也存在于包括番茄在內(nèi)的一些植物的葉片和未成熟的綠色果實中。然而，7-DHC通常不會在果實中積累，而是隨著果實成熟，合成了膽固醇和甾體糖生物堿（SGA）。此前已有研究發(fā)現(xiàn)，包括番茄在內(nèi)的茄科植物中，7-DHC還原酶（Sl7-DR2）的一個特定的異構(gòu)體將7-DHC合成為膽固醇，用于在葉片和果實中合成α-番茄堿。因此，Sl7-DR2成為了關(guān)鍵“角色”。在這項新研究中，研究人員使用CRISPR-Cas9基因編輯技術(shù)敲除了編碼Sl7-DR2的基因，以試圖讓7-DHC在成熟的番茄果實中積累。研究發(fā)現(xiàn)，Sl7-DR2失去活性后并沒有影響植物甾醇和油菜素內(nèi)酯的生物合成，對番茄品系的生長、發(fā)育或產(chǎn)量也都沒有影響。相反，Sl7-DR2的失活導(dǎo)致番茄葉片和未成熟的綠色果實中7-DHC的水平大幅增加。為了將7-DHC轉(zhuǎn)化為對人體有益的維生素D，研究人員隨后將番茄進(jìn)行了UVB照射，發(fā)現(xiàn)1個番茄中的7-DHC轉(zhuǎn)化為維生素D后，其含量相當(dāng)于2個中等大小的雞蛋或28 g金槍魚中的維生素D含量。