人类疯狂改造番茄 就为了让你吃到维生素D
众所周知,人类吃番茄可以补充维生素C,疯狂番茄但人类显然并不满足于此。改造最近几年,为让维生越来越多的人类科学家疯狂改造番茄,试图让它为人类生产维生素D。疯狂番茄
他们都是改造怎么做的?效果咋样?真的能吃吗?
让番茄和鱼肉、鸡蛋一样有营养鱼肉和鸡蛋等动物来源的为让维生维生素D3,要优于植物来源的人类D2。因为D3在人体内的疯狂番茄生物利用度更高,所以目前,改造市面上大部分产品都以D3作为卖点,为让维生工业化大规模生产,人类也需要使用动物原料:脱氢胆固醇,疯狂番茄它主要来自羊毛脂。改造
全世界生产维生素D3都指望着薅羊毛,物理意义上的薅羊毛。
但后来,人们发现,脱氢胆固醇还有另一大储存库:番茄。
番茄的叶子的确可以生产维生素D3的原料:7-脱氢胆固醇(7-DHC),但下一步不是生产维生素D3,而是转化为其它物质了。
对人类来说,这属于暴殄天物,必须整改。
英国约翰·英纳斯中心(John Innes Centre)的科学家们动了一番脑筋,然后在《自然·植物》上发表了一篇论文宣布,番茄也能生产维生素D3了[1]。具体说来,是这样的:
在番茄体内,7-脱氢胆固醇(7-DHC)原本有两个去路:
第一条路,是通过酶催化,合成防虫防病菌的天然生化武器(番茄皂苷A);
第二条路,也是通过酶催化,合成维持生长发育的植物激素(油菜素甾醇);
番茄的两条固醇代谢通路,图丨九叶刀使用AI绘制
如果选第二条路,那番茄基本生长发育都有问题,更别说结出果实了,所以只能选第一条路下手。
敲掉一个基因,让维生素D3的原料不断积累,图源丨九叶刀使用AI绘制
人们使用CRISPR基因编辑工具,对番茄的基因组进行一番编辑,堵上第一条路,于是维生素D3的原料7-DHC,就在叶子和番茄果实中源源不断地累积。
目标基因:Sl7-DR2酶对应的基因片段;
操作方式:①替换成不含Sl7-DR2基因的等位基因片段;②直接在Sl7-DR2基因中删除2个碱基对,然后插入1个碱基对,或者只插入1个碱基对;
操作目标:①当替换等位基因时,直接不合成Sl7-DR2酶;②当插入错误碱基对时,制造密码子,无法合成Sl7-DR2酶;
操作结果:新品种番茄植株无法合成Sl7-DR2酶,无法分解7-DHC。
最终的编辑结果,图源丨九叶刀使用AI绘制
当番茄成熟的时候,就可以采摘了。
在这篇研究中,约翰·英纳斯中心的科学家们还宣称,由于生化通路类似,除了番茄,同为茄科的马铃薯、辣椒也是生产维生素D3原料的潜力选手。
怎么样,看起来是不是还挺厉害的?接下来还有更厉害的。
劳模番茄在科学家们的眼中,番茄就是个劳模,让它干啥就干啥。
比如,来自德国马克斯普朗克研究所的研究,就非常狂野。
他们在《植物生物技术杂志》发表了一篇文章[2],说英国人的研究思路不错,但就是效率不高,怎么不高呢?
前边说了7-DHC在番茄体内有两个转化途径 ,人们只是堵住了其中一条路,但另一条路径会做出补偿,消耗一部分的7-DHC,生成大量胆固醇。
他们的思路是:既然番茄偷偷把7-DHC消耗掉,转化成了胆固醇,那我通过基因技术,让番茄再产生一种酶,把这些胆固醇打回原形。
番茄本身没有这种酶,植物界都没有,但昆虫有,这就是蜕皮激素酶,于是研究人员就从家蚕身上借了一段基因,装在番茄身上。其实,这就是一种典型的转基因技术。
具体做法:
目标基因:家蚕的Neverland (NVD) 基因;
操作方法:将Neverland (NVD) 基因移植到番茄体内;
操作目标:让番茄产生家蚕的BmNVD酶,将胆固醇转化回7-DHC;
操作结果:避免番茄累积胆固醇,让7-DHC产量更高。
经过处理后,产生的维生素D3含量,是英国版新番茄的3-5倍。
但尴尬的是,只有叶子和青色番茄有,红色番茄完全没有。
即使经过改造的番茄,虽然含有VD3的前体,也只存在于叶子和青色番茄中,图源丨Pixabay
而来自中国南方科技大学的研究团队,在《美国科学院院报》上发了一篇研究论文,可能觉得欧洲人太保守了,别人都研究怎么让番茄产出更多维生素D,只编辑1个基因,我来给你们表演一个“多基因编辑”。[3]
他们一口气为番茄编辑了5个基因,给番茄叠了更多buff:让它同时富含7种营养素:
维生素C(最高提升2.53倍)、维生素D3(0.70 μg/g干重)、α-胡萝卜素(最高 2.47 倍)、β-胡萝卜素(最高 2.47 倍)、叶黄素(最高 3.26 倍)、番茄红素(最高 7.07 倍)、γ-氨基丁酸(GABA,最高 5.26 倍)。
吃这种番茄,已经快赶上直接吃复合维生素片了。
那么这种番茄哪里可以买到?
神奇番茄在哪里如果必须给这些番茄起一个共同的名字,那就是:功能番茄。
早在2021年9月,日本就上市了一款富含γ-氨基丁酸的番茄(高GABA番茄)[4],该品种来自筑波大学孵化的公司Sanatech Seed,这是全球首款经过CRISPR基因编辑的功能食品,售价高达6048日元/2kg(当时折合人民币300多元一斤)。
目前这款番茄已经认证了4种功能声称,2026年,该公司又开发了兼具高GABA和番茄红素的新款番茄上市。[5] [6]
普通番茄(左)和高GABA+高番茄红素番茄(右),图源丨Sanatech Seed官网
虽然是名副其实的奢侈蔬菜,但至少人们还能买得到吃得着。而本文提到的这些番茄,研究思路很好,还有不少问题,一年半载还难以上市。
首先,前文提到的三种思路,都面临一些技术问题。比如,原本用于防病虫害的番茄皂苷,生产原料被人类截胡,那新品种的抗病抗虫能力如何呢?
到目前都没有公开的研究数据,如果抗性差到需要打很多农药才能收获果实的话,确定还有人愿意吃吗?
第二,采摘后的番茄,并不直接含有维生素D3,只是含有原料:7-DHC,需要晒干或切开,经过紫外线B(UVB)照射后才能转化成D3,就像你皮肤晒过太阳之后,才能产生D3一样。
所以,想要直接吃新鲜番茄补D3的人可能要失望了;这是最不能让人接受的,就是新鲜番茄仍然不含维生素D3。
没办法,就算番茄脸皮再薄,紫外线也难以穿透。
第三,以上研究都涉及基因编辑,德国团队的研究还上了转基因技术,这些技术在各国监管程度差异很大,导致至今还没有产品上市。
不过好消息是,今年8月底,英格兰地区(不是英国)官方发布一则不起眼的通告,公示了英国约翰·英纳斯中心“精准育种植物”进入营销告知程序[4]。这翻译过来意思就是:这种番茄的基因编辑技术细节已公示,但这个品种还没获批上市。
但这款维生素D3番茄可能是目前离商业化最近的,约翰·英纳斯中心甚至给自己的新品种番茄起名为“阳光”(sunshine)。监管已经铺好路,就等继续推进了,掐指一算,最早有可能在2030年之前上市。
南方科技大学的技术,如果不是秀技术肌肉,且产业化进度不错,那么也有可能按基因编辑监管,以较快速度获得安全证书并通过审定,最终实现商业化。
德国马克斯普朗克研究所的研究,无论是基因编辑,还是转基因,目前在欧盟均视同转基因,监管较严,商业化就更遥远一些。
而当这些新款功能番茄上市的时候,大概率还是比较昂贵,我们可以等科学家解决新鲜番茄不含VD3的问题,再决定要不要买。
(责任编辑:关于我们)
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