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科普慕課｜“強化番茄”讓維生素D攝入不再難

來源：泰然健康網(wǎng) 時間：2025年07月29日 00:59

??數(shù)據(jù)顯示，綠色革命后，作物的產(chǎn)量有了很大增長，目前全球90%以上的能量攝入依賴15種作物，其中60%的能量攝入依賴4種主糧作物。但這也使得人們的膳食種類越來越少，長此以往，將導(dǎo)致人體微量營養(yǎng)元素的缺乏，也就是“隱形饑餓”問題突出。

??上海交通大學(xué)副教授李潔團隊聚焦于通過基因編輯等生物技術(shù)實現(xiàn)作物營養(yǎng)強化的研究，以提供更健康的食品。目前，維生素D缺乏在全球范圍內(nèi)普遍存在，其中的一個主要原因是我們無法從植物性膳食中獲得維生素D。李潔團隊選擇番茄作為研究對象，利用基因編輯技術(shù)敲除相關(guān)基因，使番茄積累維生素D3前體。然后，經(jīng)過紫外線處理，番茄能夠合成生物活性最高的維生素D——維生素D3，且在田間試驗中也取得了良好效果。這一研究成果為解決維生素D缺乏問題提供了新的方向，有望通過生物強化的方式，讓人們從日常膳食中獲取足夠的維生素D。

　　【思維要點】

　　一、營養(yǎng)安全現(xiàn)狀與問題

　　1.膳食結(jié)構(gòu)與營養(yǎng)缺乏

　　綠色革命后，全球90%以上的能量攝入依賴15種作物，其中60%的能量攝入依賴4種主糧作物，導(dǎo)致膳食種類減少。2021年數(shù)據(jù)顯示，全球42%的人口無法負擔(dān)健康膳食；預(yù)估25%的人口至少有一種微量營養(yǎng)元素缺乏。

　　2.維生素D缺乏問題突出

　　維生素D對人體健康至關(guān)重要，不僅有助于骨骼健康和鈣平衡，還影響多個重要器官功能。維生素D長期缺乏將導(dǎo)致各種健康隱患，如乳腺癌、老年癡呆癥風(fēng)險增加。然而，人體自身合成維生素D的條件苛刻，且膳食來源有限，主要是動物性食物，缺乏植物性來源，這導(dǎo)致每天從膳食中獲得的維生素D不超過推薦攝入量的30%。預(yù)估在中低收入國家有20億人面臨維生素D缺乏。

　　二、維生素D生物強化的研究思路

　　1.選擇番茄的原因

　　番茄等作物進化出相對獨立于油菜素內(nèi)酯的代謝途徑，其中7-脫氫膽固醇是維生素D3的前體。雖然高等植物中普遍存在油菜素內(nèi)酯，但對其干擾會影響植物生長發(fā)育，而番茄的這條代謝途徑為維生素D生物強化提供了可能。

　　2.基因編輯的應(yīng)用

　　引入基因編輯技術(shù)，消除能消耗維生素D3的關(guān)鍵基因。實驗結(jié)果顯示，敲除該基因后，番茄在苗期、成株和果實階段均未出現(xiàn)生長缺陷和產(chǎn)量大幅變化，葉片和果實中維生素D3前體大量積累。

　　三、研究成果與發(fā)現(xiàn)

　　1.代謝產(chǎn)物變化

　　敲除相關(guān)基因后，番茄葉片和果實中維生素D3前體積累，且果實從綠熟期開始就能檢測到積累。

　　2.代謝產(chǎn)物合成部位

　　通過代謝質(zhì)譜成像發(fā)現(xiàn)，維生素D3前體等主要代謝產(chǎn)物在番茄的果皮和種子膠質(zhì)附近積累，為后續(xù)產(chǎn)品優(yōu)化提供了指導(dǎo)。

　　3.維生素D3合成實驗

　　對番茄進行紫外線處理，葉片中維生素D3含量可達200毫克/微克干重，相當(dāng)于1.2公斤三文魚的含量；果實中雖含量低于葉片，但四顆中等大小的番茄也可滿足每天維生素D的推薦膳食攝入量。

　　4.田間試驗結(jié)果

　　試驗發(fā)現(xiàn)，番茄在田間能合成維生素D3，果實合成量與生長過程中的晴天天數(shù)有關(guān)，種植維生素D3強化番茄可提高經(jīng)濟價值。

　　四、商業(yè)化前景與優(yōu)化方向

　　1.商業(yè)化出路

　　番茄干制作和利用UV光處理番茄，都可促進維生素D3合成，為商業(yè)化提供了可能。

　　2.優(yōu)化目標(biāo)

　　從底物供應(yīng)和轉(zhuǎn)化效率兩方面進一步提升維生素D3的合成量，期望達到每天吃一顆番茄就能滿足維生素D需求的目標(biāo)。

　　【專家簡介】

　　李潔，上海交通大學(xué)農(nóng)業(yè)與生物學(xué)院副教授、博士生導(dǎo)師。主要關(guān)注植物次級代謝途徑研究和營養(yǎng)強化，利用基因編輯、代謝工程等手段結(jié)合傳統(tǒng)育種，提高作物的營養(yǎng)價值、豐富重要微量營養(yǎng)元素的膳食來源，并首次實現(xiàn)了維生素D在植物中的生物強化。相關(guān)工作成果發(fā)表在Nature Plants、Nature Food等主流學(xué)術(shù)期刊。

　　制作：肖春芳、張智豪（實習(xí)）

[責(zé)編：林佳欣 ]

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