科学家利用基因编辑成功培育出富含维生素D的“超级番茄”

2022年5月23日，英国John Innes Centre的Cathie Martin课题组在《Nature Plants》上发表了“Biofortified tomatoes provide a new route to vitamin D sufficiency”一文，他们利用CRISPR-Cas9基因编辑技术改造了番茄，食用这种“超级番茄”所获得的维生素D相当于食用2个鸡蛋或28 g金枪鱼。鸡蛋、奶制品和油性鱼类都是维生素D的主要来源，然而，对于那些素食者或易过敏体质的人来说，很难选择这类饮食。此外，蘑菇和酵母也可作为维生素D的来源，但在一些流行病学研究中，维生素D的生物效应远远低于维生素D。7-脱氢胆固醇（7-DHC）是维生素D生物合成的前体，7-DHC也存在于包括番茄在内的一些植物的叶片和未成熟的绿色果实中。然而，7-DHC通常不会在果实中积累，而是随着果实成熟，合成了胆固醇和甾体糖生物碱（SGA）。此前已有研究发现，包括番茄在内的茄科植物中，7-DHC还原酶（Sl7-DR2）的一个特定的异构体将7-DHC合成为胆固醇，用于在叶片和果实中合成α-番茄碱。因此，Sl7-DR2成为了关键“角色”。在这项新研究中，研究人员使用CRISPR-Cas9基因编辑技术敲除了编码Sl7-DR2的基因，以试图让7-DHC在成熟的番茄果实中积累。研究发现，Sl7-DR2失去活性后并没有影响植物甾醇和油菜素内酯的生物合成，对番茄品系的生长、发育或产量也都没有影响。相反，Sl7-DR2的失活导致番茄叶片和未成熟的绿色果实中7-DHC的水平大幅增加。为了将7-DHC转化为对人体有益的维生素D，研究人员随后将番茄进行了UVB照射，发现1个番茄中的7-DHC转化为维生素D后，其含量相当于2个中等大小的鸡蛋或28 g金枪鱼中的维生素D含量。