????植物天然色素——花青素具有顯著的生物活性如延長小鼠壽命。目前，花青素的市場單價為120美元每毫克，據統計2021年的花青素產業年產值已經達到3.87億美元。花青素市場繁榮的背后是高值花青素生物制備的窘迫現狀，傳統方法中，花青素主要來源于植物提取，局限于植物生長季節限制、周期長、含量低、提取工藝繁瑣等；同時，花青素化學全合成成本高、難度大。據悉，國家二級重點保護野生植物黑果枸杞（Lycium ruthenicum）素有“花青素之王”的美譽。如何利用黑果枸杞高效合成積累花青素的調控機制，采用代謝工程等手段高效合成高值花青素滿足市場需求，是緩解野生黑果枸杞資源被過度開發利用的窘境、保護我國西北地區脆弱生態環境的有效策略。
????近日，中國科學院華南植物園農業與生物技術中心藥用植物種質創新與利用團隊艾培炎、韋國等科研人員通過多組學聯合分析，挖掘出調控花青素合成積累的核心轉錄因子LrAN2。在前期建立的黑果枸杞高效遺傳轉化體系的基礎上、通過完善愈傷組織誘導、優化懸浮細胞培養體系等一系列措施，取得了懸浮愈傷組織高效合成果實花青素主成分petanin的突破性進展，實現了96.23毫克/克干重的花青素高產。據悉，常見水果果實的花青素含量是0.08—25.77毫克/克干重。該技術體系突破了黑果枸杞生長周期和種植地域的時空限制，實現了細胞工廠條件下的高效合成，為黑果枸杞野生種質資源保護和花青素產業的提質增效提供了技術保障。
????另悉，該團隊緊緊圍繞黑果枸杞功能基因挖掘和花青素產業化開發利用的研發目標，挖掘了調控黑果枸杞花青素合成的多個關鍵功能基因（ZL 2022 1 1600244.4、ZL 2023 1 1114899.5），并建立了利用懸浮愈傷組織高效生產黑果枸杞果實花青素的技術體系（ZL 2023 1 0599964.1），為花青素在食品、保健品等領域的開發利用夯實了技術基礎。一直以來，團隊探索珍稀瀕危資源植物保育、功能基因挖掘和高效利用的全鏈條科技創新，為新的歷史機遇下高質量推動華南國家植物園建設貢獻力量。
????相關研究結果已近期發表在國際學術期刊Food Frontiers（《食品前沿》）（IF5y=9.4）上。華南植物園艾培炎博后、已畢業碩士研究生韋國為共同第一作者，曾少華研究員、王瑛研究員為共同通訊作者，楊超副研究員、阿彪碩士研究生等團隊成員也參與該項工作。該研究得到國家自然科學基金、中國科學院戰略重點研究計劃、廣東省重點技術研發計劃、華南植物遷地保護與利用重點實驗室、中國科學院青年創新促進會、廣東現代農業產業技術創新團隊專項基金的資助。
????論文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/fft2.440
圖. 黑果枸杞花青素植物細胞工廠
注：圖1A為過表達LrAN2的轉基因愈傷組織；圖1B為過表達LrAN2的愈傷組織懸浮細胞系；圖1C為懸浮細胞培養條件優化后花青素含量變化；圖1D為黑果枸杞花青素代謝工程合成花青素示意圖。
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