玉米黃素是光合生物重要色素，具有保護細胞免受高光損傷的作用，它也是視網(wǎng)膜黃斑重要色素，具有保護眼睛、維護視覺和認(rèn)知等功能。5日來自中科院昆明植物研究所的消息，該所研究人員在利用工業(yè)微生物生產(chǎn)玉米黃素的研究中取得了重要進展。

高產(chǎn)玉米黃素菌株的建立及其發(fā)酵生產(chǎn)示意圖。(昆明植物研究所供圖)

在自然環(huán)境中，玉米黃素不能由人和動物自身合成，必須從食物中攝取，蔬菜和水果是玉米黃素的主要來源，但人體每天數(shù)毫克的需求量，難以從只含微克量水平的食物中得到，玉米黃素也是人群最普遍缺乏的營養(yǎng)元素，因此發(fā)掘玉米黃素新資源具有現(xiàn)實意義。中國科學(xué)院昆明植物研究所功能基因組學(xué)與利用團隊黃俊潮研究組長期從事類胡蘿卜素生物合成研究工作，并取得了諸多成果。

不久前，研究團隊首先對分離到一株新的能合成和積累念珠藻黃素的鞘氨醇單胞菌，進行全基因組測序及基因功能分析，解析了該菌類胡蘿卜素合成的途徑，而念珠藻黃素正是玉米黃素的羥化衍生物。同時，他們用化學(xué)誘變劑處理這種菌，得到CrtG基因功能缺陷、只積累玉米黃素的突變株。隨后，通過建立基于該菌內(nèi)源質(zhì)粒的基因表達載體，篩選適合驅(qū)動基因表達的內(nèi)源啟動子，鑒定了鞘氨醇單胞菌玉米黃素合成的關(guān)鍵限速步驟。

在此基礎(chǔ)上，研究團隊通過代謝工程的改造，最終獲得遺傳穩(wěn)定的目標(biāo)工程菌株。這種菌株經(jīng)培養(yǎng)優(yōu)化后，可實現(xiàn)發(fā)酵罐培養(yǎng)4天，即可得到每升培養(yǎng)物含479毫克的玉米黃素以及22克胞外多糖。鞘氨醇單胞菌是被普遍認(rèn)為安全的菌株，已用于工業(yè)化生產(chǎn)多用途的胞外多糖。

這是首次在鞘氨醇單胞菌實現(xiàn)遺傳操作獲得高產(chǎn)玉米黃素的安全工程菌株，有望解決目前玉米黃素供不應(yīng)求、價格高等問題。研究結(jié)果發(fā)表在國際期刊《農(nóng)業(yè)與食品化學(xué)雜志》上，成果涉及的技術(shù)已申請了專利。(記者 趙漢斌 通訊員 楊梅)

關(guān)鍵詞： 玉米黃素 光合生物