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光合生物參與光合作用的類胡蘿卜素（如β-胡蘿卜素、葉黃素和玉米黃素）為非酮式類胡蘿卜素，是人體合成維生素A的唯一來源。一些單細(xì)胞綠藻在逆境下還能合成和積累酮式類胡蘿卜素(ketocarotenoid),如蝦青素(astaxanthin)。蝦青素獨(dú)特的分子結(jié)構(gòu)和極強(qiáng)的抗氧化活性賦予它高效的抗輻射，抗衰老，抗腫瘤和預(yù)防心血管等疾病的功能。這使蝦青素成為保健和美容等行業(yè)的新寵。然而天然蝦青素的來源非常有限，人類一般通過食用海鮮（如蝦、蟹和三文魚）獲得蝦青素。微藻來源的蝦青素生產(chǎn)成本高且難以突破其產(chǎn)量瓶頸而致其價(jià)格非常昂貴。發(fā)掘新的天然蝦青素資源具有重大的意義。

植物細(xì)胞是加工合成蝦青素的理想工廠。中國科學(xué)院昆明植物研究所黃俊潮研究組與香港大學(xué)/北京大學(xué)的陳峰教授合作，經(jīng)過十余年的努力，已闡明了蝦青素的代謝途徑以及決定蝦青素合成和積累效率的關(guān)鍵因素，并從綠藻中分離到能高效催化蝦青素合成的關(guān)鍵酶基因（Huang et al.2012），克服了植物難以合成和積累高量蝦青素的難題(Zhong et al.,2011)，首次實(shí)現(xiàn)了以番茄為細(xì)胞工廠高效生產(chǎn)蝦青素的目標(biāo)(Huang et al., 2013)，使利用經(jīng)濟(jì)作物產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)高價(jià)值天然蝦青素成為可能。

該研究工作得到中國科學(xué)院昆明植物研究所“引進(jìn)海外杰出人才”項(xiàng)目、云南省科技廳高端科技人才項(xiàng)目、云南省組織部高層次科技人才項(xiàng)目的資助。

Huang J.C, Zhong Y.J, Liu J，Sandmann G, Liu J and Chen F (2013) Metabolic engineering of tomato for high-yield production of astaxanthin. Metabolic Engineering. http://dx.doi.org/10.1016/j.ymben.2013.02.005.

Huang J.C, Zhong Y.J, Sandmann G, Liu J and Chen F (2012) Cloning and selection of carotenoid ketolase genes for the engineering of high-yield astaxanthin in plants. Planta 236:691-699.

Zhong Y-J, Huang J.C *, Liu J, Li Y, Jiang Y, Xu Z-F, Sandmann G, and Chen F (2011) Functional characterization of various algal carotenoid ketolases reveals that ketolating zeaxanthin efficiently is essential for high production of astaxanthin in transgenic Arabidopsis. Journal of Experimental Botany 62：3659-3669.

工程番茄第一代表型

(A) 用于轉(zhuǎn)化的表達(dá)載體；

(B) 轉(zhuǎn)化子的RT-PCR檢測(cè)；對(duì)照和工程番茄植株（C左和C中和右），

花和果橫切(D左和右) 和不同發(fā)育時(shí)期的對(duì)照果(E) 和工程果 (F).