7.4
深览指数
科技虎嗅·九叶刀研究··AI 生成
人类疯狂改造番茄，就为了让你吃到维生素D
本文综述了近年来利用基因编辑和转基因技术改造番茄以生产维生素D3前体（7-脱氢胆固醇）的多项研究进展。文章介绍了英国约翰·英纳斯中心敲除单一基因、德国马克斯普朗克研究所引入家蚕基因、以及中国南方科技大学编辑五个基因实现多种营养素富集等三条技术路线，并对比了各自的效率与局限性。针对深度读者，文章指出了这些“功能番茄”面临的核心问题：新鲜果实不含维生素D3（需UVB照射转化）、抗病虫害能力尚不明确、受各国监管政策制约，商业化进程参差不齐。本文提供了从技术细节到监管市场的完整图景，适合关注合成生物学、精准育种及农业食品科技方向的读者。原文 ↗
核心观点
- ▍通过基因编辑和转基因技术，番茄可以被改造为生产维生素D3前体（7-脱氢胆固醇）的“生物反应器”，但这离商业化食用仍有技术、安全和监管三大障碍。
- ▍目前至少有三条技术路线：单一基因敲除（英国）、引入昆虫酶基因（德国）、多基因多营养富集（中国），后两者产量或营养种类提升显著，但各有缺陷。
- 01英国约翰·英纳斯中心使用CRISPR编辑Sl7-DR2基因，阻断番茄皂苷A的合成支路，使7-DHC在叶片和果实中累积。
- 02德国马克斯普朗克研究所将家蚕的Neverland (NVD) 基因转入番茄，产生BmNVD酶，能将番茄自身合成的胆固醇转化回7-DHC，改造后维生素D3前体产量是英国版的3-5倍。
- 03中国南方科技大学团队通过编辑5个基因，使番茄同时富含7种营养素：维生素C（+2.53倍）、维生素D3（0.70 μg/g干重）、番茄红素（+7.07倍）等。
- 04日本已于2021年上市全球首款CRISPR基因编辑功能食品——高GABA番茄，售价6048日元/2kg（约300元人民币/斤），2026年又推出高GABA+高番茄红素新版本。
- 05所有改造番茄的新鲜果实中不直接含维生素D3，只含7-DHC，需经紫外线B（UVB）照射后才能转化，因为紫外线难以穿透果皮。
反方 / 局限
- — 改造番茄用于防病虫害的番茄皂苷A合成通路被阻断，其抗病抗虫能力是否显著下降，尚无公开数据；若需大量使用农药，则抵消了“功能食品”的卖点。
- — 三项研究均涉及基因编辑，德国团队涉及转基因，各国监管政策差异大：英国英格兰地区已开启“精准育种植物”营销告知程序，但尚未批准上市；欧盟视同转基因，监管极严；商业化进程不确定。
- — 德国研究的改造效果仅出现在叶片和青色番茄中，红色成熟果实中无目标产物，限制了食用部分和收获时间。
CRISPR7-脱氢胆固醇 (7-DHC)维生素D3Sl7-DR2酶蜕皮激素酶 (BmNVD)约翰·英纳斯中心 (John Innes Centre)马克斯普朗克研究所南方科技大学Sanatech Seed
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