玉米黃素是光合生物重要色素，具有保護(hù)細(xì)胞免受高光損傷的作用，它也是視網(wǎng)膜黃斑重要色素，具有保護(hù)眼睛、維護(hù)視覺(jué)和認(rèn)知等功能。5日來(lái)自中科院昆明植物研究所的消息，該所研究人員在利用工業(yè)微生物生產(chǎn)玉米黃素的研究中取得了重要進(jìn)展。

高產(chǎn)玉米黃素菌株的建立及其發(fā)酵生產(chǎn)示意圖。(昆明植物研究所供圖)

在自然環(huán)境中，玉米黃素不能由人和動(dòng)物自身合成，必須從食物中攝取，蔬菜和水果是玉米黃素的主要來(lái)源，但人體每天數(shù)毫克的需求量，難以從只含微克量水平的食物中得到，玉米黃素也是人群最普遍缺乏的營(yíng)養(yǎng)元素，因此發(fā)掘玉米黃素新資源具有現(xiàn)實(shí)意義。中國(guó)科學(xué)院昆明植物研究所功能基因組學(xué)與利用團(tuán)隊(duì)黃俊潮研究組長(zhǎng)期從事類(lèi)胡蘿卜素生物合成研究工作，并取得了諸多成果。

不久前，研究團(tuán)隊(duì)首先對(duì)分離到一株新的能合成和積累念珠藻黃素的鞘氨醇單胞菌，進(jìn)行全基因組測(cè)序及基因功能分析，解析了該菌類(lèi)胡蘿卜素合成的途徑，而念珠藻黃素正是玉米黃素的羥化衍生物。同時(shí)，他們用化學(xué)誘變劑處理這種菌，得到CrtG基因功能缺陷、只積累玉米黃素的突變株。隨后，通過(guò)建立基于該菌內(nèi)源質(zhì)粒的基因表達(dá)載體，篩選適合驅(qū)動(dòng)基因表達(dá)的內(nèi)源啟動(dòng)子，鑒定了鞘氨醇單胞菌玉米黃素合成的關(guān)鍵限速步驟。

在此基礎(chǔ)上，研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)代謝工程的改造，最終獲得遺傳穩(wěn)定的目標(biāo)工程菌株。這種菌株經(jīng)培養(yǎng)優(yōu)化后，可實(shí)現(xiàn)發(fā)酵罐培養(yǎng)4天，即可得到每升培養(yǎng)物含479毫克的玉米黃素以及22克胞外多糖。鞘氨醇單胞菌是被普遍認(rèn)為安全的菌株，已用于工業(yè)化生產(chǎn)多用途的胞外多糖。

這是首次在鞘氨醇單胞菌實(shí)現(xiàn)遺傳操作獲得高產(chǎn)玉米黃素的安全工程菌株，有望解決目前玉米黃素供不應(yīng)求、價(jià)格高等問(wèn)題。研究結(jié)果發(fā)表在國(guó)際期刊《農(nóng)業(yè)與食品化學(xué)雜志》上，成果涉及的技術(shù)已申請(qǐng)了專(zhuān)利。(記者 趙漢斌 通訊員 楊梅)

關(guān)鍵詞： 玉米黃素 光合生物