研究发现类胡萝卜素生产必要条件

西班牙农业基因组学研究中心和植物分子和细胞生物学研究所的研究者合作发现了一种改善植物生长的有前途的策略，通过八氢番茄红素将叶绿体转化为生产和储存大量类胡萝卜素的原生质体。相关研究成果近日发表于美国《国家科学院院刊》，有望为作物的营养改良以及化妆品、制药和食品加工用类胡萝卜素的可持续生产提供新方法。

类胡萝卜素是一种天然色素，普遍存在于动物、高等植物、真菌、藻类的黄色、橙红色或红色色素之中，是人类维生素A的主要来源。尽管植物绿色组织的叶绿体中也含有类胡萝卜素，但高浓度类胡萝卜素主要聚集在原生质体中，原生质体主要由花朵和果实中的叶绿体转化形成，这种转变使水果和蔬菜由绿色变成黄色或红色。但是叶片中的叶绿体通常不会转化为原生质体。

该研究表明，可以通过刺激八氢番茄红素的产生，使这种转变过程在叶片中发生。八氢番茄红素是类胡萝卜素合成途径中第一个代谢产物，可以形成不同类型的类胡萝卜素的化合物。该研究首次表明，当八氢番茄红素的含量超过一定阈值时，它会减弱叶绿体的光合作用能力，然后八氢番茄红素转化为类胡萝卜素，被抑制功能的叶绿体转化为含有大量类胡萝卜素的原生质体。该研究还表明光合能力的丧失和类胡萝卜素的合成是叶绿体向原生质体转变的必要条件。

这个方法目前在所有被测试的植物中都有效，当光合作用变得不必要（例如在收获之前），该方法就可以在作物的可收获组织中积累类胡萝卜素。研究者表示，这是一项应用广泛的技术，不仅适用于农业生产，也适用于诸如天然色素和营养食品等类胡萝卜素的可持续生产。该方法已经申请专利，研究者正在改进该方法使其适用于工业生产。（吴晓燕）

相关论文信息：https://doi.org/10.1073/pnas.2004405117

工程菌实现己二酸可持续生产

英国爱丁堡大学的科学家利用工程细菌开发了一种可持续生产己二酸的方法。近日，《ACS合成生物学》报道了这一成果。

全球每年需要生产超过200万吨的尼龙材料用于服装、家具和降落伞等制作，其市场价值可以达到50亿英镑。己二酸是重要工业化学品之一，是尼龙生产的重要组成部分，传统的己二酸生产严重依赖于化石燃料，并且会产生大量的一氧化二氮，这是一种温室气体，比二氧化碳的危害程度大300倍。因此，尼龙的可持续生产方法是迫切需要解决的科学问题。

此次，英国爱丁堡大学的科学家通过改变大肠杆菌的遗传密码，使其具备从愈创木酚中合成己二酸的能力。在自然界中愈创木酚存在于愈创树脂或松油中，愈创木酚是木材干馏所得的杂酚油的主要成分，是一种重要的精细化工中间体，广泛应用于医药、香料及染料的合成。在含有愈创木酚的溶液中培养24小时左右，工程菌可以将愈创木酚转化为己二酸。该过程反应条件温和，不需要添加额外的添加剂或者溶剂，也不产生一氧化二氮这样的有毒副产物，符合可持续的发展目标。

该研究展示了利用现代合成生物学可以对丰富的自然资源进行增值转化，这也是第一次直接从愈创木酚中提取己二酸，该研究成果有望颠覆传统尼龙的制造方式。（吴晓燕）

相关论文信息：https://doi.org/10.1021/acssynbio.0c00254