工学院陈峰课题组在虾青素生物工程研究方面取得重要进展

工学院陈峰教授课题组与中科院昆明植物所黄俊潮研究员课题组以及德国J.W.Goethe大学Sandmann教授课题组合作,在虾青素生物工程研究领域取得重要进展,相关论文“番茄代谢工程以高产生产虾青素”(Metabolic engineering of tomato for high-yield production of astaxanthin)近日发表在《代谢工程》(Metabolic Engineering)(17(2013)59-67)上。

虾青素(astaxanthin)属酮式类胡萝卜素(ketocarotenoid),被认为是自然界最强的抗氧化剂,其抗氧化活性相当于维生素E的1000倍、茶多酚的200倍、花青素的150倍、叶黄素的100倍、番茄红素的20倍、β-胡萝卜素的10倍,因此被称为 “超级维生素E”。虾青素独特的分子结构不但赋予它超高的抗氧化活性,还令它具有抗辐射、抗衰老、抗肿瘤及防治心血管疾病等功能。目前,虾青素正成为医疗、保健、美容及水产养殖等行业的新宠。然而,天然虾青素的来源非常有限,人类通过食用海鲜(如虾、蟹和三文鱼)只能获得微量的虾青素。地球上微藻(尤其是绿藻)是虾青素的初级生产者也是最佳生产者。然而,微藻虾青素的生产技术仍不成熟,天然虾青素价格非常昂贵(每公斤7000美元),因此,开发新的天然虾青素资源具有重要意义。

陈峰教授等在研究中阐明了虾青素的生物代谢途径以及决定虾青素生物合成和积累效率的关键因素。他们并利用代谢工程的方法,从绿藻中分离出能高效催化虾青素合成的关键酶基因,解决了高等植物难以合成和积累过量虾青素的难题,首次实现以番茄为细胞工厂高效合成虾青素,使利用经济作物产业化生产高附加值天然虾青素成为可能。

工程番茄第一代表型 (A) 用于转化的表达载体; (B) 转化子的RT-PCR检测;对照和工程番茄植株(C左和C中和右),花 和果横切(D左和右) 和不同发育时期的对照果(E) 和 工程果 (F)

该项目的相关前期工作先后发表在著名期刊《植物学报》(Planta)(236(2012)1665-1676及 236(2012)691-699), 《生物资源工程》(Bioresource Technology)(107(2012)393-398), 《实验植物学杂志》(Journal of Experimental Botany)(62(2011)3659-3669)及《食品与功能》(Food & Function)(2(2011)251-258)上。该研究得到北京大学985项目的资助。

编辑:素馨

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