据估计，全世界范围内大约有10亿人缺乏足够的维生素D，这会导致各种健康问题，包括免疫力低下和神经系统疾病等等。植物来源的食物通常缺乏足够的营养，人们大多通过蛋、肉和奶制品来获取维生素D。
现在，CRISPR基因编辑技术正在彻底改变作物育种领域，因为它可以精确、快速且简单地生成作物改良所需的所需基因突变。中国和其他国家的科学家的研究表明，基因编辑可以帮助培育出产量更高、更有营养、更耐受极端天气、需要更少化肥和农药的作物。基因编辑不仅可以用于去除或减弱不利于农艺性状的基因，还可以增强众多对农作物有益的基因。
此外，通过基因分离将基因编辑工具从被编辑的植物中去除后，就可以获得无转基因的基因编辑作物。无转基因的基因编辑作物与传统作物没有什么不同，因为它们都含有自然发生的突变，因此与传统诱变育种的作物相比，它们不会带来任何额外的食品安全或环境风险。
2022年5月23日，英国诺里奇研究园的研究团队在 Nature 子刊 Nature Plants 发表了题为：Biofortified tomatoes provide a new route to vitamin D sufficiency 的研究论文。
研究团队使用根癌农杆菌介导的 CRISPR-Cas9 基因编技术开发了一种基因编辑番茄，能够积累维生素D3的前提，并在阳光照射下转化为维生素D3。
对于我们人类，在晒太阳时，阳光中的紫外线会将体内的7-脱氢胆固醇（7-DHC）转化为维生素D3，但这一来源效率有限，因此，人体维生素D的主要来源还是靠饮食。
在自然界中，有些植物也能够天然产生维生素D的一些前体，但它们会在之后被转化为调节植物生长的化学物质，因此导致难以积累维生素D，而直接阻断这一转化途径，会导致植物发育不良。
在番茄中，7-脱氢胆固醇（7-DHC）会转化为胆固醇，并进一步转化为糖苷生物碱（SGA）来发挥抗菌抗虫作用。而番茄还有着一个平行的生化途径来合成 SGA，因此，可以阻断 7-DHC 向胆固醇的转化，实现 7-DHC 的积累，而不干扰植物的生长。
研究团队使用根癌农杆菌介导的 CRISPR-Cas9 基因编技术敲除了 Sl7-DR2 酶，阻断 7-DHC 向胆固醇的转化，从而积累 7-DHC。
接下来，他们测试了番茄中积累的 7-DHC 是否可以在阳光照射下转化为维生素D3。
实验结果显示，番茄叶子中的维生素D3含量很高，达到了200μg/g干重，番茄果实中的维生素D3含量则较低，绿色未成熟番茄为0.3μg/g干重，红色成熟番茄则为0.2μg/g干重。一个中等大小的番茄干重8-10克，对应的维生素D3含量达到了每日建议摄入量的20%，相当于两个鸡蛋的含量。
此外，还可以通过延长暴露于紫外线的时间来进一步增加维生素D3的含量。而番茄叶子中的高含量维生素D3，可以废物利用，提取用作维生素D3补充剂。
这项研究是在室内实验室中进行的，因此，还需要在田间种植以确定基因编辑后的番茄植株是否能够应对自然环境压力，以及自然光照中的紫外线对 7-DHC 向维生素D3 转化的影响。
研究团队也已经获得英国的批准，可以在田间种植这种基因编辑番茄。但该研究的领导者 Cathie Martin 表示，如果在英国进行田间种植，那么这项研究几乎注定会失败，英国的多雨天气会极大地限制 7-DHC 向维生素D3 转化。
因此，Cathie Martin 希望可以在阳光充足的地方进行实验，当她联系了一个位于意大利的合作者是否可以在当地进行实验时，对方告知，大约需要两年时间才能获得种植所需的监管许可。
如果这些基因编辑西红柿在田间试验中表现良好，那么它们最终可能会作为一种营养增强食物上市销售。去年，日本上市了一款通过 CRISPR-Cas9 基因编辑来增强γ氨基丁酸（GABA）的番茄，GABA 有助于降血压，但这种番茄售价较高，是普通番茄的数十倍。
论文链接：
https://www.nature.com/articles/s41477-022-01154-6
https://www.nature.com/articles/d41586-022-01443-2
转自：比臣科研
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