科学家培育出富含维生素 A 的超级黄金生菜。图片来源：西班牙瓦伦西亚理工大学（UPV）
生物技术方法使叶子中的β-胡萝卜素含量增加了30倍，提高了其生物可利用性，同时又不影响光合作用。这可以提高叶类蔬菜的营养价值。
研究表明，通过生物技术方法和高光照，叶子中的 β-胡萝卜素含量可提高 30 倍。这种提高是通过开发新的 β-胡萝卜素储存区域来实现的，这些区域不会干扰光合作用等基本功能。这些研究结果最近发表在《植物杂志》上。
β-胡萝卜素是主要的类胡萝卜素之一，是植物和其他光合生物中天然存在的有益健康的色素，具有抗氧化、免疫刺激和增强认知的作用。
具体来说，β-胡萝卜素是类维生素 A 的主要前体，类维生素 A 是具有必需身体功能（视觉、细胞增殖和分化、免疫系统……）的化合物。
使用烟草植物（Nicotiana benthamiana）作为实验室模型、生菜（Lactuca sativa）作为栽培模型，由 IBMCP 的 CSIC 研究员 Manuel Rodríguez Concepción 领导的团队成功提高了叶片中的 β-胡萝卜素含量，并且不会对光合作用等其他重要过程产生负面影响。
“叶子需要叶绿体光合复合物中的类胡萝卜素（如β-胡萝卜素）才能正常运作，”西班牙科学研究高级委员会 (CSIC)研究人员解释道：“当叶绿体中产生的β-胡萝卜素过多或过少时，它们就会停止运作，最终导致叶子死亡。我们的工作成功地通过结合生物技术技术和高光强度处理，在细胞区室中生产和积累了β-胡萝卜素，而通常不会发现这种物质，”他总结道。
更高的积累和生物可及性这项研究的成果发表在《植物杂志》上，表明通过在光合作用复合体之外创造新的储存场所，可以增加叶片中 β-胡萝卜素的含量。一方面，它们成功地将高浓度的 β-胡萝卜素储存在叶绿体中，而叶绿体内部自然存在脂肪储存囊泡。这些囊泡不参与光合作用，通常也不会积累类胡萝卜素。
“利用分子技术和强光处理来刺激塑性小球的形成和发育，不仅可以增加β-胡萝卜素的积累，还可以提高其生物可及性，即更容易从食物基质中提取并被我们的消化系统吸收。”该研究的第一作者卢卡·莫雷利说。
蔬菜的生物强化该研究还表明，通过生物技术手段，可以将叶绿体中的β-胡萝卜素合成与叶绿体外部的β-胡萝卜素生产结合起来。在这种情况下，合著者 Pablo Pérez Colao 表示：“β-胡萝卜素在类似于叶绿体的小囊中积累，但位于细胞溶胶中，细胞溶胶是包围细胞器和细胞核的水性物质。”
两种策略的结合使可利用的β-胡萝卜素水平比未经处理的叶子高出 30 倍。大量的β-胡萝卜素积累也使生菜叶子呈现出独特的金黄色。
研究人员表示，发现β-胡萝卜素可以在叶子中通常存在的地方以外以非常高的水平生产和储存，并且以更易于生物利用的形式存在，“这代表着通过对莴苣、甜菜或菠菜等蔬菜进行生物强化来改善营养，同时又不放弃其特有的气味和风味，这是一个非常重要的进步。”
参考文献：“通过将工程生物合成和储存途径与高光处理相结合来提高叶片中维生素 A 原含量和生物可及性”，作者：Luca Morelli、Pablo Perez-Colao、Diego Reig-Lopez、Xueni Di、Briardo Llorente 和 Manuel Rodriguez-Concepcion，2024 年 8 月 9 日，《植物杂志》。DOI：10.1111/tpj.16964
来源：瓦伦西亚理工大学
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