类胡萝卜素源自类胡萝卜素裂解双加氧酶(CCD)对类胡萝卜素的氧化裂解，对植物和动物的生物学功能至关重要，尽管其定义在不同科学界有所不同。在植物类胡萝卜素生物合成中，酶将类异戊二烯转化为类胡萝卜素，产生番茄红素、叶黄素和玉米黄质等产品，这些产品在光保护和解毒中发挥作用。

玉米黄质是藏红花中藏红花素等类胡萝卜素的前体，有助于其颜色、味道和香气。虽然藏红花种植是劳动密集型且成本高昂，但先进的代谢工程和合成生物学为具有成本效益的生产提供了有前途的解决方案。

目前的研究重点是在番茄等替代宿主中扩展类胡萝卜素途径，旨在解决传统种植的高成本和环境挑战，并探索这些化合物在各个行业中的潜力。

园艺研究发表了题为“在番茄中工程化高含量藏红花类胡萝卜素”的研究。

在这项研究中，研究人员利用番茄果实中天然积累的类胡萝卜素来生产藏红花独特的类胡萝卜素，旨在提高番茄产品的营养保健特性。他们采用组合遗传方法，使用水果特异性和组成型启动子将藏红花基因CsCCD2L、CsUGT2和UGT709G1引入番茄中以优化表达。

尽管并非所有转基因品系都是可行的，但与野生型相比，那些产生果实的转基因品系表现出更高的抗氧化活性和独特的类胡萝卜素谱。详细分析显示，不同品系在藏红花素、苦藏红花素和其他化合物的积累方面存在差异，根据特定的代谢物水平，某些品系优于其他品系。

虽然转基因水果中类胡萝卜素的总含量降低，但有价值的类胡萝卜素(如藏红花素和苦藏红花素)积累的增加是一个重要的权衡。这种转变还影响了挥发性化合物的分布，引入了新的类胡萝卜素衍生的挥发物并改变了现有的挥发物。

该研究还进一步评估了这些工程番茄的健康益处和工业潜力。转基因番茄在秀丽隐杆线虫中显示出更高的抗氧化能力和对阿尔茨海默病的神经保护作用，凸显了它们作为功能性食品的潜力。

研究人员还探讨了使用这些西红柿作为传统藏红花生产的经济替代品的可行性。他们发现，工程番茄可能会大幅降低藏红花类胡萝卜素的生产成本，从而解决与藏红花种植相关的经济和欺诈问题。

总之，这项研究成功地利用西红柿作为生物技术平台来生产藏红花类胡萝卜素，从而使水果具有增强的营养和治疗特性。这些发现为在作物中使用代谢工程以经济且可持续的方式生产有价值的化合物开辟了道路，对农业、工业和健康具有广泛的影响。

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