利用基因編輯技術(shù)使西紅柿富含抗氧化和抗癌的類胡蘿卜素

（2020.12.3 中國生物技術(shù)）

無論是新鮮的、煮熟的、做成醬、曬成果干還是榨成汁，總之，無論是哪種食用方式，西紅柿（番茄）都可以說是全球用途最廣泛的蔬菜（水果）之一。

目前全球有超過1萬個品種的番茄，各種大小、形狀和顏色。然而，有趣的是，現(xiàn)代番茄品種之間幾乎沒有遺傳多樣性。這種多樣性的缺乏，再加上許多性狀是由多基因控制的事實(shí)，使提高產(chǎn)量和質(zhì)量成為番茄育種專家面臨的一個重大挑戰(zhàn)。

近日，發(fā)表在《Scientific Reports（科學(xué)報告）》上的一項(xiàng)研究中，由日本筑波大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)解釋了現(xiàn)代基因編輯技術(shù)是如何幫助番茄育種者的。

該研究的通訊作者Hiroshi Ezura教授說：“西紅柿是第一種被批準(zhǔn)供人類食用的轉(zhuǎn)基因食品。然而，許多早期的轉(zhuǎn)基因品種含有來自其他物種的基因，因此，引起了消費(fèi)者對安全的擔(dān)憂。再加上大多數(shù)轉(zhuǎn)基因品種在質(zhì)量上并未顯著提高，所以番茄育種在很大程度上已遠(yuǎn)離了轉(zhuǎn)基因?！?/p>

與傳統(tǒng)的基因修飾不同，現(xiàn)代基因編輯技術(shù)不會在基因組中留下任何痕跡，而且可以在原生基因中只引入細(xì)微的變化，從而模仿自然變異。

番茄中含有的類胡蘿卜素含量相對較高。類胡蘿卜素是維生素A的前體，具有抗氧化和抗癌特性，因此它對人類營養(yǎng)極為重要。此前，已有一些增加番茄類胡蘿卜素積累的自然突變方法，但是將其引入商業(yè)品種的前景十分復(fù)雜且耗時。

因此，筑波大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)的研究小組開始利用基因編輯技術(shù)在番茄中復(fù)制積累類胡蘿卜素的基因突變。

Ezura教授解釋說：“以前使用Target-AID基因編輯技術(shù)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了單個番茄基因的單核苷酸突變。但是，我們設(shè)計了一個系統(tǒng)，可以同時改變與類胡蘿卜素積累相關(guān)的三個基因?！?/p>

在產(chǎn)生的12個番茄株系中，有10個在所有三組靶基因中都含有突變。進(jìn)一步檢查發(fā)現(xiàn)，在基因編輯的植物中類胡蘿卜素，尤其是番茄紅素含量很高。

Ezura教授解釋說：“這表明使用基因編輯技術(shù)可以改善多基因植物的品質(zhì)性狀，并為提高不同作物的產(chǎn)量，保質(zhì)期，營養(yǎng)成分和抗病性提供了一系列選擇，這對人類健康和環(huán)境都有明顯好處。