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光合生物參與光合作用的類胡蘿卜素（如β-胡蘿卜素、葉黃素和玉米黃素）為非酮式類胡蘿卜素，是人體合成維生素A的唯一來源。一些單細胞綠藻在逆境下還能合成和積累酮式類胡蘿卜素(ketocarotenoid),如蝦青素(astaxanthin)。蝦青素獨特的分子結構和極強的抗氧化活性賦予它高效的抗輻射，抗衰老，抗腫瘤和預防心血管等疾病的功能。這使蝦青素成為保健和美容等行業(yè)的新寵。然而天然蝦青素的來源非常有限，人類一般通過食用海鮮（如蝦、蟹和三文魚）獲得蝦青素。微藻來源的蝦青素生產成本高且難以突破其產量瓶頸而致其價格非常昂貴。發(fā)掘新的天然蝦青素資源具有重大的意義。

植物細胞是加工合成蝦青素的理想工廠。中國科學院昆明植物研究所黃俊潮研究組與香港大學/北京大學的陳峰教授合作，經(jīng)過十余年的努力，已闡明了蝦青素的代謝途徑以及決定蝦青素合成和積累效率的關鍵因素，并從綠藻中分離到能高效催化蝦青素合成的關鍵酶基因（Huang et al.2012），克服了植物難以合成和積累高量蝦青素的難題(Zhong et al.,2011)，首次實現(xiàn)了以番茄為細胞工廠高效生產蝦青素的目標(Huang et al., 2013)，使利用經(jīng)濟作物產業(yè)化生產高價值天然蝦青素成為可能。

該研究工作得到中國科學院昆明植物研究所“引進海外杰出人才”項目、云南省科技廳高端科技人才項目、云南省組織部高層次科技人才項目的資助。

Huang J.C, Zhong Y.J, Liu J，Sandmann G, Liu J and Chen F (2013) Metabolic engineering of tomato for high-yield production of astaxanthin. Metabolic Engineering. http://dx.doi.org/10.1016/j.ymben.2013.02.005.

Huang J.C, Zhong Y.J, Sandmann G, Liu J and Chen F (2012) Cloning and selection of carotenoid ketolase genes for the engineering of high-yield astaxanthin in plants. Planta 236:691-699.

Zhong Y-J, Huang J.C *, Liu J, Li Y, Jiang Y, Xu Z-F, Sandmann G, and Chen F (2011) Functional characterization of various algal carotenoid ketolases reveals that ketolating zeaxanthin efficiently is essential for high production of astaxanthin in transgenic Arabidopsis. Journal of Experimental Botany 62：3659-3669.

工程番茄第一代表型

(A) 用于轉化的表達載體；

(B) 轉化子的RT-PCR檢測；對照和工程番茄植株（C左和C中和右），

花和果橫切(D左和右) 和不同發(fā)育時期的對照果(E) 和工程果 (F).