全 文 ：植物学通报 2005, 22 (增刊): 157
Chinese Bulletin of Botany
国外大刊重要论文简介
天然类胡萝卜素胭脂树素的生物合成
Bouvier F, Dogbo O, Camara B
Science, 2003, 300: 2089-2091
胭脂树素(bixin)仅在美洲热带植物胭脂树(Bixa orellana)种子中大量积累并使种子呈现红
色。尽管胭脂树素是食品工业第二大天然色素添加剂, 但对其生物合成途径却一直未能阐明。
胭脂树素是一种降解的类胡萝卜素, 基于它与番红花特征色素番红花酸(crocetin)的结构相似性,
推测胭脂树素由番茄红素在类胡萝卜素双氧化酶、醛脱氢酶和甲基转移酶的先后催化下合
成。根据植物上述三类酶保守区氨基酸序列, 研究者们分别设计了PCR引物并通过RT-PCR
结合cDNA文库筛选的方法获得了全长同源cDNA。这些cDNA分别在大肠杆菌中得到表达,
对表达产物酶蛋白的底物专一性及反应产物进行检测, 结果表明获得了控制胭脂树素生物合成
的3种关键酶基因: 番茄红素裂解双氧化酶(LCD)基因、胭脂树素醛脱氢酶(BADH)基因和降
胭脂树素羧基甲基转移酶(nBMT)基因。
化工合成的含氮染料在食品、药品及化妆品等行业的禁用使胭脂树素这一天然色素的需
求量急剧增长, 但该色素只存在于胭脂树种子的现状大大限制了其生产量。因而, 通过遗传工
程手段创造能积累胭脂树素的其他生物体意义重大。研究人员将上述 3种基因及必要的 SD
序列同时克隆到pUC19中构建成pUC19-LCD-BADH-nBMT, 并将其导入到已含有pACCRT-EB
(该质粒赋予大肠杆菌合成番茄红素的能力)的JM109中, 最终成功实现胭脂树素的积累(达5
mg.g-1 DW)。由于成熟番茄果实富含番茄红素, 所以将上述3个基因导入番茄中可望为天然
胭脂树素的生产提供又一种理想来源。
(王伟杰和徐昌杰编译)