[发明专利]植物中类胡萝卜素的增强

说明书

技术领域

本发明涉及增强植物、植物细胞、愈伤组织、组织、果实、根或 植物的其它部分中类胡萝卜素和其它类异戊二烯(优选番茄红素和β- 胡萝卜素)的含量，和/或涉及增加植物的高度的方法，涉及由这种方 法产生的植物、植物细胞、愈伤组织、组织、根或果实，涉及获得类 胡萝卜素(优选番茄红素和β-胡萝卜素)的方法，涉及核酸构建体以 及涉及这种核酸构建体的使用。

背景技术

在现代的疾病和病患中，癌和心血管疾病都排名靠前，并且影响 很大一部分人群。已经将这些疾病与诸如活性氧簇(其引起对细胞膜、 DNA和其它细胞功能的损伤)之类的因素关联。因此，抗氧化剂已经 成为十分普及的食品添加剂，在所有年龄群体中，许多食品(例如新 鲜水果、果汁、植物提取液和片剂)都可以使用并且每天消费以保持 健康。这类化学物质包括维生素C和维生素E、多酚、黄酮醇和类胡 萝卜素。由于人不能合成任何这些物质，它们要从微生物来源的植物 获得。与活性氧簇猝灭有关的关键物质的其中一类是多元醇和多烯。 众所周知，番茄红素(β-胡罗卜素的开链异构体)是一种最有效的抗 氧化剂，为β-胡萝卜素的单线态氧猝灭能力的两倍和α生育酚的单 线态氧猝灭能力的10倍。此外，其为人血浆中最主要的类胡萝卜素 (Kaliora等，2005)。

番茄红素在血浆中的稳定性及其优越的猝灭能力使其在其产生和 疾病治疗方面成为受到广泛研究的化合物。它的11个共轭双键和2 个非共轭双键使其表征为红色(在472-476nm下出现峰吸收度)。在 另外可能的1056种异构体中，大约12种在自然界中发现为直链全反 式异构体，为最稳定且在植物中发现的。这种化合物是多不饱和烃， 为亲脂性，并且对光、热和氧化作用敏感(Faulks和Southon，2005)。

番茄红素和饮食

番茄红素富含于多种水果和蔬菜中，例如葡萄柚、番石榴汁、西 瓜、番茄中。在番茄中，红色大部分由番茄红素引起并且高-番茄红素 水果表现出增强的红色。在植物，发现番茄红素为全反式形式，并且 难以从不经烹饪的食物吸收。在油存在下加热已经显示了更好的可提 取性，并且已经发现某些番茄产品(例如番茄汁、蕃茄糊、番茄酱和 番茄沙司)具有更好(即更高量)的番茄红素。已经显示烹饪使番茄 红素异构化为顺式构型，该构型增加了其生物利用率。此外在血清中， 大多数番茄红素为顺式形式。据估计，每天需要35mg番茄红素并且 可能目前不是消费者当前摄入的部分(Faulks和Southon，2005)。

番茄红素和健康

活性氧簇(ROS)由许多途径产生，凭借这些途径能量被转移至基 态三线态氧，使其成为高度活性的受激单线态氧。这种物质能够造成 脂、蛋白质和DNA损伤。ROS因而与衰老症状、癌和心血管疾病有关。 由于富含不饱和键以及这些键的共轭，类胡萝卜素分子可以猝灭来自 单线态氧的能量。伴随该步骤，类胡萝卜素获得激发态，激发态的类 胡萝卜素随后通过与溶剂环境相互作用耗散为热。完成一个猝灭反应 后，类胡萝卜素再生以进行另一个反应。有些估计认为，类胡萝卜素 可以猝灭大约1000个单线态氧后，它们才分解(Krinsky，1998、 Bhuvaneswari和Nagini 2005、Gruszecki和Strzalka，2005)。

由于ROS引起的氧化损伤，已经将其与许多慢性疾病相关联。继 而，又已经将抗氧化剂与保护脂类、膜、低密度脂蛋白、蛋白质和DNA 免受损伤相关联。更具体来讲，已经证明番茄红素能预防癌和心血管 疾病。几个研究已经发现，番茄红素通过结合至亲脂性部分，保护这 种复合物免受氧化损伤。此外还建议将其用来防止致癌物质诱导的 p53和Rb抗癌基因的磷酸化，并使细胞分裂停止于G0-G1期。其还是 HMG CoA还原酶的抑制剂，HMG CoA还原是胆固醇生物合成的关键步骤。 另外，通过结合至LDL和VLDL，其阻止了胆固醇氧化物的形成并因而 防止了CVD的形成(Kaliora等，2005、Agarwal和Rao 2000)。