转基因番茄

1．7 品质及风味改良的转基因番茄
• 目前改良番茄品质的研究主要有增加番茄 甜度、提高番茄可溶性固形物和番茄红素 含量。
转基因番茄的相关报道
• 抗盐转基因西红柿 （据2001年8月19日新华社报 道） • 美国科学家曾培育出一种口味与普通西红柿相同 的转基因西红柿，其特别之处是能在含盐量较高 的土壤中生长。他们从一种与卷心菜有亲缘关系 的植物中提取出抗盐基因，然后将该基因注入西 红柿中。用这种办法培育出的转基因西红柿能够 在含盐量为正常情况50倍的土壤中存活。
• 西红柿的皮变软，是因为有一种多聚半乳糖醛酸酶 把细胞壁中的胶质给分解了。 • 科学家们把编码这种酶的基因克隆出来，测定了它 的序列。然后合成一个和它相反的“反义基因”。 • 把“反义基因”转入到西红柿细胞中去，会干扰原 来基因的活动，让它再也没有办法合成多聚半乳糖 醛酸酶，细胞壁中的胶质不会被分解掉，西红柿即 使成熟了，皮也不会变软。 1994年4月美国加利福尼亚基因公司将反义PGcDNA 导入番茄中，育成了名为FLAVR SAVR的耐贮存番 茄，成为转基因植株商品化的首例。
能不能让成熟的西 为什么不等西红柿成 红柿皮不变软呢？ 熟、变红再采摘呢？
• 以前，农民要趁西红柿还没有成熟，果实 还是绿色的时候就采摘下来。没有成熟的 西红柿被运送到商店后，喷上乙烯将它们 催熟，变成红色再摆出去卖。这种人工催 熟的西红柿没有自然成熟的西红柿好吃。
因为西红柿成熟后，皮也软了，运输过程中容易破
3 抗逆转基因番茄
• 国内外对番茄抗逆的转基因研究主要集中在耐盐、 耐寒、耐旱、耐热等方面，其中耐盐、耐寒的研 究尤为深入。 • 自1991年Hightower等将比目鱼体内的抗冻蛋白 (AFP)基因转入番茄、1997年黄永芬等将美洲拟蝶 鱼的AFP基因导入番茄获得了抗冷性提高的转基因 番茄植株，拉开了抗冷转基因番茄的帷幕。
• 抗干旱转基因西红柿（据2005年12月15日人民网 报道） • 美国康涅狄格大学的一个研究小组将拟南芥的一 个基因插入西红柿内，培育出能高度抗旱的转基 因西红柿植株。在这一研究中，格拉克西奥亚等 人将拟南芥的一个名为AVP1的基因植入普通西红 柿植株内，并观察其效果。早先的研究已显示， AVP1基因的过度表达能使拟南芥细胞免受脱水之 害，并能使其根部吸收和保持水分的能力更强， 从而帮助植株忍耐缺水环境。
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延缓衰老、增强免疫力：番茄红素可以最有效地清除人 体内的自由基，保持细胞正常代谢，预防衰老。番茄红 素在体内通过消化道粘膜吸收进入血液和淋巴，分布到 睾丸、肾上腺、前列腺、胰腺、乳房、卵巢、肝、肺、 结肠、皮肤以及各种粘膜组织，促进腺体分泌激素，从 而使人体保持旺盛的精力； 清除这些器官和组织中 的自由基，保护它们免 受伤害，增强机体免疫 力。
抑制诱变作用：肿瘤生成的重 要机制之一是组织细胞在外界 诱变剂的作用下发生基因突变， 而番茄红素能阻断这个过程， 发挥抗癌作用。如地中海地区 居民在煎烤鱼和肉的同时使用 番茄酱，减少了烹调过程 中杂胺等诱变剂的形成。所以 虽然当地居民喜食易致癌的煎 烤食物，但是宫颈癌、前列腺 癌以及肝癌的发病率却很低。
• 高保健功能的新品种番茄（ 2002.11.04据重庆农 业农村信息网报道） • 美国尤尼利陈公司的荷兰籍和英国籍科学家最近 开发成功了另一种转基因番茄，它含有对预防 心 脏疾病和癌症有 效的特殊化学物 质烷醇，在这种 转基因番茄中烷 醇增加了78倍。
• 双抗转基因西红柿（据《农业知识》2005年01期） • 西红柿果株在生长期间不耐寒，一个晚上霜冻就会 导致其死亡。并且，如果生长期间受到黄瓜花叶病 病毒（CMV）的影响，植株也往往会变成棕色最后枯 死。 • 美国俄克拉何马州农业研究所的科学家发现一种方 法，将来自人或蠕虫的特定基因嵌入西红柿植株内， 就能生长出耐这种寄生菌的西红柿，所嵌入的基因 可制造出多种蛋白质，能抗早期细胞凋亡，让CMV病 毒成为无害病毒。基因改造后的西红柿也比自然生 长的西红柿有更好的抗低温气候特性。
6 雄性不育的转基因番茄
• 对于自花授粉作物，利用雄性不育系制种可以简 化育种步骤，省时省力，而且能提高制种质量。 • Mariani等利用花粉绒毡层特异启动子启动核糖核 酸酶基因在番茄中表达，引起花粉败育，得到雄 性不育的转基因番茄。 • Sandhu等利用RNAi技术将核基因Mshl的表达抑制 后，使线粒体DNA重排，得到细胞质雄性不育植株。
转基因番茄
• 第六组：张丹、郭怡凡、 韩利燕、刘海霞、马娟、 蒋岩
1、转基因番茄商品化的首例 2、转基因番茄的类型 3、转基因番茄的相关报道 4、番茄红素 5、转基因过程 6、现状与展望
转基因番茄--商品化的首例
番茄(Lycopersicon esculentum)是茄科(Solanaceae) 番茄属(Lycopersicon)一年生或多年生植物，是基础生 物学研究中的重要对象和模式植物。由于番茄研究深入， 栽培广泛，而且易于转 化，转基因番茄研究与 应用得到了迅速的发展。
到目前为止,已报道的番茄红素生产方法有天然提取法、化 学合成法和发酵法三种。 天然提取法以西红柿为原料,经有机溶剂提取或超临界萃取 制取番茄红素,但由于原料含量太低,仅为约20mg/100g 西 红柿,生产成本居高不下。 化学合成法虽然成本最低,但随着人们对化学合成品毒副作 用的担心及对天然品的日益崇尚,化学合成类药物和食品 添加剂不会成为市场的主流。 利用微生物发酵法生产番茄红素具有成本低、安全及工艺简 单等优点,特别是随着转基因技术的迅速发展,利用基因工 程菌生产番茄红素已成为研究的热点。基因工程菌构建技 术及在分子水平上对类胡萝卜素生物合成途径的阐明为利 用基因工程菌发酵产番茄红素提供了有力的工具。
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预防和抑制癌症：最新研究成果表明，每天摄取30毫克番 茄红素，可以达到预防前列腺癌、消化道癌以及膀胱癌等 多种癌症的效果。 保护心血管：在动脉粥样硬 化的发生和发展过程中，血 管内膜中的脂蛋白氧化是一 个关键因素。番茄红素在降 低脂蛋白氧化方面发挥着重 要作用。
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抗紫外线辐射功能：番茄红素能对抗紫外线损伤。研究 人员给10名健康人各补充28毫克β-胡萝卜素和2毫克番 茄红素1-2个月，结果服用番茄红素人群紫外线引发红 斑的面积减少，程度减轻。
• 抗艾滋病和乙肝病毒的转基因西红柿（据2006.6.30 解放网报道） • 俄罗斯西伯利亚植物生理学和生物化学研究所的科学 家利用土壤农杆菌，将艾滋病病毒和乙肝病毒ＤＮＡ 片段合成物送入西红柿植株。经过这种方法处理的西 红柿植株能制造这些病毒的蛋白质。 • 科学家给实验鼠喂食含这种转基因西红柿粉末的溶液 后发现，实验鼠血液中产生了艾滋病病毒和乙肝病毒 的高含量抗体。 科学家说，如果用这种 西红柿制造的疫苗同样 对人体有效的话，将能 够以片剂形式供人们服 用。其优点是无需冷 藏， 无需注射，感染风险低， 易于生产。
• 这种转基因西红柿不仅容易运输，而且可以存放 很长时间也不会坏。用转基因西红柿做的番茄酱 比较稠，吃起来口感好，这是因为番茄酱的稠度 和细胞壁中胶质的含量有关，胶质含量高，稠度 也高。 • 由于转入的“反义基因” 只干扰多聚半乳糖醛酸 酶的基因，不会干扰其 他基因，因此转基因 西红柿的营养成分没有 发生变化。
转基因番茄的类型
1抗病转基因番茄
• 抗病育种一直是育种工作者的主要目标，转基因 番茄可以弥补常规抗病育种工作的不足，从而获 得常规育种不能获得或很难获得的抗病番茄种质 资源，因此引起了科研人员的极大兴趣。目前抗 病的转基因番茄主要包括抗病毒、抗真菌及抗细 菌病害等3个方面的研究内容。 • 1986年，Powell首次将烟草花叶病毒外壳蛋白基 因(TMV-CP)转入番茄，这是第一例有成功报道的 转基因番茄。我国首例批准商品化的抗病毒的转 基因番茄也是利用CP蛋白实现的。
4 耐贮及延熟的转基因番茄
• 耐贮及延熟的转基因番茄主 要通过抑制细胞壁降解或抑 制乙烯合成来实现。我国第 一个商品化的转基因番茄就 是通过转反义的EFE基因实 现的;Kramer等利用编码 SAMase的基因获得了转基因 成熟延迟的番茄植株。
5表达医药蛋白的转基因番茄
• 利用番茄作为生物反应 器生产疫苗、医药蛋白 等研究正成为番茄基因 工程研究的一个热点。 目前主要用番茄作为生 物反应器生产抗原，从 而使人体获得抗体，另 外就是直接生产有功能 的医药蛋白。
• 1987, Calgene公司研究人员克隆出多聚半乳糖醛酸 酶基因并完成测序。随后，转基因西红柿FLAVR SAVR研发成功。 • 1992，美国农业部批准种植FLAVR SAVR。 • 1994年，美国食品药品管理局批准FLAVR SAVR上市 • 1996年到1999年，由于成本的下降，这种西红柿的 售价减低了20%。 • 1998年8月，英国植物科学家Dr. Arpad Pusztai发 表他的研究结果，指出用转基因土豆喂养大鼠出现 毒性反应。这就是后来引发学术界和公共媒体激烈 论战的普斯陶伊(Pusztai)事件 • 1998年秋季，FLAVR SAVR的销售量急剧下跌，食品 连锁超市拒绝销售转基因西红柿FLAVR SAVR。美国 农场从此停止转基因西红柿的种植。
• 番茄红素是原本就存于番茄中的活性成分，但是 随着番茄果的成熟而进入“休眠”状态。同时， 番茄红素是番茄体内形成的红色色素成分，在人 体内具有捕捉可使组织遭受损伤并引发癌症的活 性氧的性质，从而充分显示其在抗癌保健中的重 要作用 。因此，培Байду номын сангаас高番 茄红素的番茄品种，是近 年来国内外番茄品质育
种热点。
• 美国印第安那州的帕丹尤大学与农业部农业研究局的科研 工作者们培育出一种含抗氧化物质番茄红素---比老品种 高3.5倍，被确认为有抗癌作用和保健功能的新品种番茄 。 • 这种番茄新品种是通过将酵母菌的遗传基因引入到番茄的 DNA中后取得的，酵母菌在这里起到刺激产生番茄红素的 作用。
番茄红素
番茄红素(Lycopene)是植物中的 一种天然色素，属于类胡萝卜素 中的一种，它是许多类胡萝卜素 生物合成的中间体，经过环化可 形成其它类胡萝卜素。 番茄红素主要存在于番茄、西瓜、红色葡萄柚 等植物的果实，茶的叶片以及萝卜、胡萝卜等 植物的根部，其中以番茄果实中的番茄红素含 量最高。番茄红素是类胡萝卜素中活性最强的 抗氧化剂，有延迟衰老的作用，可以预防和缓 解多种疾病，且对人体没有任何毒副作用，故 被认定为营养型保健食品。
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番茄红素大量存在于体内各种黏膜组织，长期 服用可以改善各种因体内黏膜组织破坏而引发 的各种不适。如干咳、眼睛干涩，口腔溃疡， 保护胃肠道黏膜组织等。 番茄红素还具有极强的解酒作用。酒精在人体 内的代谢过程主要是氧化还原反应，会产生大 量的自由基。平时服用番茄红素，可以增加酒 量；喝酒前服用，解酒效果显著，可以减轻酒 精对肝脏的损伤；而醉酒后服用，可以减轻头 痛、呕吐等醉酒症状。
• 番茄红素在植物细胞中的合成是在质体和叶绿体 中进行的，其生物合成的过程为：八氢番茄红素 (Psy)在脱氢酶作用下依次脱氢生成六氢番茄红素 、链孢红素和番茄红素。 • 番茄红素在番茄红素环化酶(Lyc)的作用下转化为 其它类胡萝卜素。如果通过RNAi抑制番茄果实中 番茄红素β环化酶基因的表达，就可以阻止番茄 红素降解，促进其积累，从而创造高番茄红素的 转基因番茄新种质。
2 抗虫转基因番茄
• 在抗虫转基因番茄研究方面，主要应用的是来自 苏云金芽孢杆菌(Bacillus thuringiens)的f基因， 可对甜菜夜蛾、烟草夜蛾产生抗性。 • 利用雪花莲外源凝集素基因(GNA)产生抗蚜虫的转 基因番茄。 • 利用白杨的几丁质酶基因(WIN6)可降低马铃薯甲 虫对转基因番茄的侵染。 • Chen 将从普通番茄抗根结线虫品系中克隆得到的 根结线虫抗性基因(Mi基因）转入到易感番茄品系 中，转化植株的抗根结线虫能力显著提高。 • 2010年，Chan等将芋头的半胱氨酸蛋白酶抑制剂 CeCP1基因转入到番茄中，获得了对根结线虫的侵 染和繁殖均有抑制作用的转基因番茄。