昆明植物所获得高产玉米黄素的安全工程菌株

最近，中国科学院昆明植物研究所黄俊超研究员领导的功能基因组学与利用小组在玉米黄质生物合成研究方面取得了新的进展。首次在鞘氨醇单胞菌中实现了基因操作。获得高产玉米黄质的安全工程菌株，有望解决目前玉米黄质短缺和价格昂贵的问题。相关的研究结果发表在《农业和食品化学杂志》上。

玉米黄质是光合生物的重要色素，可保护细胞免受强光伤害。玉米黄质也是视网膜黄斑中的一种重要色素，具有保护眼睛、维持视力和认知等功能。人和动物不能自己合成玉米黄质，必须从食物中摄取。蔬菜和水果是玉米黄质的主要来源，但仅含微克的食物很难满足人体每天几毫克的需求，因此玉米黄质是人们最缺乏的营养元素。

研究小组首先对整个基因组进行了测序，分析了一种新的鞘氨醇单胞菌菌株的基因功能，该菌株能够合成和积累rosaceaflavin(玉米黄质的羟基化衍生物)，并分析了该真菌中类胡萝卜素的合成途径。同时，对该菌株进行化学诱变剂处理，获得CrtG基因功能缺陷且仅积累玉米黄质的突变菌株。其次，建立基于细菌内源质粒的基因表达载体，筛选适合驱动基因表达的内源启动子，确定细菌玉米黄质合成的关键限速步骤。在此基础上，通过代谢工程改造，最终获得了遗传稳定的DIZ工程菌株。培养优化后，该菌株可在发酵罐中培养4天，每升培养物可获得479毫克玉米黄质和22克胞外多糖。鞘氨醇单胞菌是一种普遍认为安全的菌株，并已用于多用途胞外多糖的工业生产。

相关文件资料:DOI:10.1021/acs.jafc.9b05342