浙江大學農學院汪俏梅教授團隊在番茄類胡蘿卜素生物強化領域取得新進展

番茄是世界第一大蔬菜作物，目前中國已成為世界上最大的番茄生產國。近年來，全球性氣候變化和資源短缺等為番茄產業帶來新的挑戰，而隨著國民消費水平的提高和健康意識的增強，消費者對番茄的需求逐漸從產量需求上升到品質需求，番茄產業面臨的種質原始創新不足、集約化栽培管理模式和采后貯運加工方式較單一等問題，一定程度上制約了我國番茄產業的優質高效可持續發展。番茄果實成熟后迅速軟化，為了延長貨架壽命和減少采后損失，傳統育種往往通過與成熟突變體進行雜交，創制耐貯運品種，或者在未成熟時采收用于長距離運輸，以上措施常常會影響番茄果實綜合品質性狀，導致果實感官品質和營養品質下降，這已成為新時期番茄產業中亟待解決，同時也是消費者最為關注的問題。番茄果實成熟過程中類胡蘿卜素代謝與番茄的外觀品質（色澤）、營養品質（健康功能）和風味品質（香氣揮發物）的形成密切相關。人類自身不能合成類胡蘿卜素，但每天需要攝入一定量的類胡蘿卜素以維持健康，膳食研究表明人類攝入的番茄紅素80%來源于番茄及其制品，利用生物強化提高番茄及其制品中重要類胡蘿卜素組分的含量，是解決全球性類胡蘿卜素類營養缺乏問題的有效策略。

近日，浙江大學農業與生物技術學院汪俏梅課題組在Trends in Food Science & Technology（IF5=14.466）在線發表了題為Carotenoid biofortification in tomato products along whole agro-food chain from field to fork的綜述論文，從番茄農業生產實踐和全民健康需求出發，提出番茄全產業鏈類胡蘿卜素綠色可持續生物強化策略。

該研究內容主要涵蓋（1）育種：從源頭上創制優質番茄品種，系統總結采用經典的雜交育種、分子標記輔助育種，以及代謝工程和基因編輯技術等培育類胡蘿卜素組分和含量優化的功能型品種的最新進展；（2）采前：從類胡蘿卜素代謝調控角度闡明了適宜的栽培措施和環境條件改善類胡蘿卜素和果實品質的效應，并深度挖掘了番茄作為中國第一大設施蔬菜所蘊含的減碳潛力：全面總結適度控水栽培、農業廢棄物發酵進行二氧化碳加富、合理光照管理和綠色化學調控等番茄栽培管理措施所蘊含的碳減排潛力，減少農業溫室氣體排放，助力碳中和目標實現；（3）采收和采后：在系統總結不同采收成熟度、采后貯藏、運輸物流、烹飪加工等對番茄產品類胡蘿卜素代謝和品質性狀影響的基礎上，提出最大限度維持番茄類胡蘿卜素和采后品質的措施。

本文在團隊前期番茄類胡蘿卜素代謝網絡與品質調控研究基礎上，對整個農業食品鏈中影響類胡蘿卜素生物強化的因素進行全面梳理，系統總結各個環節中提高番茄營養價值和產品品質的技術措施，基于多學科交叉、新技術應用和產業新需求，提出未來基于人工智能對消費者需求和全球氣候變化的預測，CRISPR/cas9為代表的基因編輯技術在育種中的應用，以及利用多組學聯合分析建立番茄果實品質與類胡蘿卜素代謝之間的相關性，進行以培育類胡蘿卜素生物強化番茄新品種為起點的全產業鏈生物強化策略。本文將番茄類胡蘿卜素代謝調控網絡研究和功能性食品科學等領域最新成果運用于番茄品質提升和全民健康工程的產業需求中，為通過番茄全產業鏈綜合管理改善番茄營養品質和類胡蘿卜素生物強化提供了新思路。

浙江大學博士生孟凡亮和碩士生李園園為論文共同第一作者，浙江大學農業與生物技術學院特聘副研究員劉麗紅博士和汪俏梅教授為共同通訊作者。這項工作得到了國家自然科學基金（重點項目31830078，青年基金32002024）和國家重點研發計劃（2019YFD1001904-03）等課題的資助。

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https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0924224422001534?via%3Dihub