Инженерия томатов для высокоурожайного производства шафрановых апокаротиноидов

Апокаротиноиды, образующиеся при окислительном расщеплении каротиноидов ферментами каротиноид-расщепляющими диоксигеназами (CCDs), играют ключевую роль в биологических функциях растений и животных. В частности, зеаксантин служит предшественником для таких апокаротиноидов шафрана, как крокины, которые определяют его цвет, вкус и аромат.

Традиционное выращивание шафрана трудоемко и дорого. В новом исследовании, опубликованном в Horticulture Research, ученые использовали метаболическую инженерию, чтобы превратить плоды томата в биотехнологическую платформу для производства этих ценных соединений.

Генетический подход и результаты

Исследователи ввели в томаты гены шафрана CsCCD2L, CsUGT2 и UGT709G1, используя фрукт-специфичные и конститутивные промоторы для оптимизации экспрессии.

• Хотя не все трансгенные линии были жизнеспособны, плоды полученных линий показали более высокую антиоксидантную активность и уникальные профили апокаротиноидов по сравнению с диким типом.
• В разных линиях накапливались различные уровни крокинов, пикрокроцина и других соединений.
• Общее содержание каротиноидов в трансгенных плодах снизилось, но это компенсировалось усиленным накоплением ценных апокаротиноидов.
• Изменение затронуло и профиль летучих соединений, добавив новые апокаротиноидные ароматы.

Потенциал для здоровья и промышленности

• Пищевая ценность: Трансгенные томаты продемонстрировали нейропротекторный эффект против болезни Альцгеймера в модели на C. elegans, что подчеркивает их потенциал в качестве функционального питания.
• Экономический эффект: Использование инженерных томатов может стать рентабельной альтернативой традиционному производству шафрана, значительно снизив стоимость получения апокаротиноидов и решив проблемы экономической неэффективности и фальсификации.

Вывод: Исследование успешно создало томаты с улучшенными питательными и терапевтическими свойствами, открывая путь для устойчивого и доступного производства ценных соединений с помощью метаболической инженерии сельскохозяйственных культур.