提高番茄中番茄红素含量

提高番茄中番茄红素含量

摘要：西红柿中主要的营养就是维生素，其中，最重要、含量最多的就是胡萝卜素中的一种――番茄红素。近来番茄红素健康作用的研究有了很多新的突破，番茄红素具有独特的抗氧化能力，能清除人体内导致衰老和疾病的自由基；预防心血管疾病的发生；阻止前列腺的癌变进程，并有效地减少胰腺癌、直肠癌、喉癌、口腔癌、乳腺癌等癌症的发病危险。本文综述番茄中番茄红素的提高办法。

关键词：番茄；番茄红素；葡萄糖、谷氨酸钠和乙烯利对番茄果实中番茄红素合成量的影响；水肥供应对番茄中番茄红素含量的影响；LYC-b基因反义表达对番茄果实番茄红素含量的影响。

Improve the lycopene content in tomatoes

Abstract: tomatoes are main nutritional vitamins. Among them, the most important and the most abundant is one of the carotenoids, lycopene.The recent study of effects of lycopene health has a lot of new breakthroughs, lycopene has a unique antioxidant capacity, can lead to aging and disease free radicals in the human body;The prevention of cardiovascular disease;Prevent prostate cancers of the process, and effectively reduce pancreatic cancer, rectal cancer, laryngeal cancer, the risk of oral cancer, breast cancer and other cancers.This paper reviews the improvement of lycopene in tomato.

Key words: tomatoes,Lycopene.Glucose, sodium glutamate and ethephon on the influence of the amount of lycopene in tomato fruits synthesis;Supply water to the influence of the lycopene content in tomatoes;Government - b antisense gene influence on the content of lycopene from the fruit of the tomato.

13设施本2013104108鲍炳杰

目录

一、番茄介绍 (1)

1.1番茄植物学简介 (1)

1.2目前番茄栽培品种 (2)

1.3番茄红素 (2)

二、番茄红素提高方法 (2)

2.1水肥供应对番茄中番茄红素含量的影响 (3)

2.2葡萄糖、谷氨酸钠和乙烯利对番茄果实中番茄红素合成量的影响 (3)

2.3 LYC-b基因反义表达对番茄果实番茄红素含量的影响 (4)

参考文献 (4)

一、番茄介绍

1.1番茄植物学简介

番茄（茄科茄属植物）番茄（学名：Lycopersicon esculentum Mill.），是茄科番茄属一年生或多年生草本植物，体高0.6-2米，全体生粘质腺毛，有强烈气味，茎易倒伏，叶羽状复叶或羽状深裂，花序总梗长2-5厘米，常3-7朵花，花萼辐状，花冠辐状，浆果扁球状或近球状，肉质而多汁液，种子黄色，花果期夏秋季。

番茄原产南美洲，中国南北方广泛栽培。番茄的果实营养丰富，具特殊风味。可以生食、煮食、加工番茄酱、汁或整果罐藏。

中文学名番茄

拉丁学名Lycopersicon esculentum Mill.

别称蕃柿、西红柿、洋柿子

界植物界

门被子植物门

纲双子叶植物纲

亚纲合瓣花亚纲

目管状花目

科茄科

属蕃茄属

种番茄

分布区域原产南美洲，全世界广泛栽培

命名者及年代Mill.,1768

1.2目前番茄栽培品种

目前栽培的番茄，属普通番茄。有5个变种：①栽培番茄，多数栽培品种均属此变种；②樱桃番茄，果实圆球形，果径约2厘米，2室，红、橙或黄色；③大叶番茄，叶缘光滑，形似薯叶；④梨形番茄，果实梨形，红色或橙黄色；⑤直立番茄，茎直立，果实扁圆球形。栽培番茄的品种有三大系统：①意大利系统：果实卵形或椭圆形。适于干燥地区作无支架栽培和加工用。代表品种有罗城一号和罗马；②英国系统：果型小，深红色，低温短日照条件下结实性强。代表品种有创财和最佳；③美国系统：果实中型至大型，适应性强。中国栽培的番茄品种来自北美或欧洲，经过多年的栽培和选育，已有一批适于中国气候和栽培要求的品种。

1.3番茄红素

番茄红素是一种红色的、脂溶性的类胡萝卜素，广泛存在于各种蔬菜水果中。流行病学研究、组织培养及动物实验的结果均表明其具有很强的抗氧化活性，能显著地降低心血管、癌症等疾病的发病率，被广泛应用于医药、保健食品、食品添加剂、化妆品等行业。番茄红素含量的测定是评价各种番茄制品以及番茄红素为主要成分的保健品和药品质量的重要指标，也是深入研究番茄红素在人体组织和器官中的活性作用机理和代谢机制的前提。

番茄红素具有很强的抗氧化能力，可以清除危害人体的自由基。自由基是一种带多余电子的氧分子或氧原子，好比人体中破坏力和杀伤力极强的寄生虫，它们以侵蚀支持人体健康的细胞、蛋白质为生，有时还攻击人体各部分功能控制中心(如免疫调节中心、血糖控制中心、癌症抑制中心等)，并通过血液在体内四处流窜，成为人体极其可怕的健康杀手。通过清除自由基，番茄红素能防止癌症和一些慢性疾病的作用。

二、番茄红素提高方法

2.1水肥供应对番茄中番茄红素含量的影响

温室蔬菜生产主要依靠肥水的大量投入来提高产量，不仅造成水资源和肥料的浪费, 还导致蔬菜发病率高，品质下降，土壤硝酸盐淋失，微量元素缺乏及环境污染（陈修斌等，2006）。同时，少施或不施有机肥、偏施氮肥、重施磷肥、少施或不施钾肥的现象也比较普遍，这种长期高氮、富磷、少钾的营养状况，导致养分供应失调，已成为限制当前蔬菜品质提高的主要因素之一。番茄红素是衡量番茄品质优劣的一项重要指标（丁桂英等，2008）。前人研究发现，番茄果实中番茄红素含量除了受品种遗传特性的影响外，还受水肥等环境因子的影响（叶兴乾，1992；Thomas，1995；王华新和秦勇，2004；吴正龙，2005）。在番茄生长过程中，如果氮、磷不足，则会导致番茄红素含量减少；在果实膨大盛期水分缺乏会使果皮呈网状，果肉硬化，果实着色不良（孟凡娟和王富，2001）。番茄果色与果实中钾的含量显著相关（Trudel & Ozbun，1971），增施钾肥可以提高产量，减少果实着色障碍（Hartz et al.，1999；高新昊等，2005）。王柏柯等（2008）研究发现，尿素和钾肥对提高番茄红素有很大作用，而采前停止浇水时期的长短对番茄红素无任何影响。目前，关于水、肥对番茄红素含量影响的研究主要集中在水分或肥料单因子上，同时涉及水分、氮、磷、钾和有机肥多因子的研究较少。本研究中以番茄为试验材料，采用五元二次正交旋转组合设计，研究水分、氮、磷、钾以及有机肥供应与番茄红素含量间的关系，探索番茄红素的多因子调控模式，以期为番茄优质高效栽培提供理论依据。

在其他因素为中间水平时，磷肥、水分以及有机肥用量对番茄红素含量的影响呈开口向下的抛物线型，氮和钾肥用量的影响呈开口向上的抛物线型。前人的研究表明，适度缺水对西瓜和番茄中番茄红素的累积有帮助（Leskovar et al.，2002；唐政等，2010），然而，采前停止浇水时期的长短对番茄中番茄红素无影响（王柏柯等，2008）。增加氮素供应可以提高辣椒、番茄中的番茄红素含量（Flores et al.，2004；段金辉，2010），但也有研究指出，不同供氮水平之间番茄中的番茄红素含量无显著差异（Gautier et al.，2009）。有报道认为，如果磷不足则番茄中番茄红素含量减少（孟凡娟和王富，2001），然而磷肥对番茄红素含量的影响也会出现负效应（段金辉，2010）。多数研究认为，钾素对番茄红素合成有促进作用（任彦等，2006；何楠等，2008；段金辉，2010），但也有报道指出，钾肥供应对番茄红素含量没有影响（Flores et al.，2004）。有研究表明，鸡粪的施用较之三叶草覆盖可以增加番茄中的番茄红素含量（Toor et al.，2006），但适度减少有机肥用量也可以增加番茄红素含量（唐政等，2010）。目前关于水分、氮、磷、钾养分及有机肥用量对番茄中番茄红素影响方面的研究较少，而且尚无一致性结论（Dumas et al.，2003），这可能与各个研究者所控制的水肥用量、供试土壤肥力和采用的作物品种等不同有关，有待进一步深入研究。

目前关于灌水量及氮、磷、钾肥用量双因素对蔬菜品质的影响已有一些研究（段金辉，2010；唐政等，2010），但尚无明确分析其交互作用的报道。本研究中表明，氮、钾肥用量对番茄红素含量的影响表现为负交互作用，这可能与二者对氮代谢和番茄红素生物合成的影响有关。钾素既可以通过提高氮素代谢相关酶活性，促进氨基酸向蛋白质合成场所的运输等，促进植物体内的氮素代谢（张恩平等，2005），也可能直接作用于类胡罗卜素合成中的某个基因或酶，或通过电子传递链参与八氢番茄红素脱氢过程，从而参与番茄红素的生物合成（Bae et al.，1999；Barr et al.，2004）。这两类生理过程本身的作用，决定了钾首先是对植物体结构物质——蛋白质、氨基酸等氮素化合物的代谢产生影响，其次才是对产品品质——番茄红素合成积累发生影响，从而导致当供氮量增大时，钾素在促进氮素代谢的同时，可能对番茄红素的积累产生抑制作用。其机理有待进一步研究。

2.2葡萄糖、谷氨酸钠和乙烯利对番茄果实中番茄红素合成量的影响

(1)适当浓度的乙烯利处理不仅可提高番茄红素的前体物质合成量,还可抑制番茄红素下

游物质的合成,说明乙烯利的处理兼有提高前体物质合成和减少下游物质转化的双重作用。适当浓度的谷氨酸钠溶液处理可提高果实中番茄红素的含量,说明谷氨酸钠不仅对光合细菌中番茄红素的合成有影响,对番茄果实中番茄红素生物合成也有影响,且以抑制下游物质的合成为主要作用。葡萄糖处理可提高番茄红素合成的前体物质八氢番茄红素的含量,进一步促进了番茄红素的合成。

(2)适当浓度的葡萄糖、谷氨酸钠和乙烯利溶液处理可促进各发育时期番茄果实中番茄红素的合成量,以坚熟果为材料,由正交实验得到的3种物质的混合液的最佳浓度配比为:葡萄糖3.0%、谷氨酸钠3.0%、乙烯利1.0%,最佳配比的混合液处理坚熟果后番茄红素含量测定的OD值与未处理的比值为1.996/0.685=2.91,即番茄红素的含量提高了191%。

(3)通过对茶新菇液体发酵培养基组分及组分配方优化进行研究,得出最优碳源为蔗糖、最优氮源为蛋白胨、最优无机盐为KH2PO4;摇瓶发酵的最优组分配方为蔗糖3%、蛋白胨1.0%、KH2PO40.10%。在培养条件为25℃、转速150 r/min、接种量5%、培养时间4 d 的情况下,茶新菇菌丝体生物量最高。

2.3 LYC-b基因反义表达对番茄果实番茄红素含量的影响

以番茄品种"TTI1117A"和"灵光3号"为材料,构建了分别由CaMV35S启动子驱动的GUS标记基因和反义LYC-b5′基因双价植物表达载体,通过农杆菌GV3101介导,将基因整合到番茄基因组中,采用GUS、PCR以及RT-PCR、Northern杂交进行检测,并测定了转基因植株果实中的番茄红素含量。由GUS、PCR检测结果可知,筛选出1株"TTI1117A"和4株"灵光3号"转基因植株;RT-PCR、Northern杂交检测结果表明,目的基因在RNA水平上已经表达;对番茄果实中番茄红素含量的测定结果表明,转基因植株果实中番茄红素含量均高于未转基因植株。LYC-b 基因的反义表达具有提高番茄果实中番茄红素含量的作用。

参考文献

[1]陈顺志.冬虫夏草和北虫草研究进展.中国生化药物杂志,1995

[2]陈艳秋,武红,傅伟杰.茶新菇菌的人工驯化培养试验初报.食用菌

[3]池玉杰,潘学仁.七种木层孔菌属真菌的培养特性[J].菌物系统,2001

[4]智农.茶新菇开发前景看好[J].西北园艺,2003

[5]莫顺燕,杨永春,石建功.桑黄化学成分研究[J].中国中药杂志,2003

[6]牛晓丽，周振江，李瑞，胡田田.水肥供应对番茄中番茄红素含量的影响，2011

[7]徐加新，梁燕.LYC-b基因反义表达对番茄果实番茄红素含量的影响，2009