甜菜制成的颜料可能有助于提高对疾病的抵抗力和作物的营养价值

植物王国的颜色不仅仅是一种快乐的眼睛。有色颜料吸引授粉昆虫，它们保护植物免受疾病侵害，并且它们赋予健康益处并且用于食品和药物工业。在Weizmann科学研究所进行的一项新研究发表在美国国家科学院院刊上，现已开辟了许多潜在用途的方法，这种甜菜碱是一种高营养的红紫色和黄色色素，因其抗氧化特性而闻名。用作食品染料。

甜菜红色素是由仙人掌水果制成，花如叶子和某些可食植物-最明显的是，甜菜。与其他两种主要的植物色素相比，它们在性质上相对较少，并且直到最近，它们在植物中的合成还知之甚少。Weizmann工厂和环境科学系的Asaph Aharoni教授和研究生Guy Polturak博士以及其他团队成员使用了两种甜菜碱生产植物 - 红甜菜(Beta vulgaris)和4点钟花(Mirabilis jalapa)) - 在他们的分析中。利用下一代RNA测序和其他先进技术，研究人员发现了一种以前未知的基因参与了甜菜碱的合成，并揭示了植物用于将氨基酸酪氨酸转化为甜菜碱的生化反应。

为了测试他们的发现，他们通过遗传工程改造酵母以产生甜菜碱。然后他们解决了最终的挑战：在通常不生产这些颜料的可食用植物中再生甜菜碱合成。

成功宣告了自己的生活色彩。研究人员用红紫罗兰色的肉和皮肤制作了土豆，西红柿和茄子。他们还设法控制了甜菜碱生产的确切位置，例如，使颜料仅在番茄植物的果实中制成，而不是在叶子或茎中制成。

使用相同的方法，科学家们使白色矮牵牛花产生淡紫色的花朵，烟草植物的花朵颜色从黄色到橙色粉红色不等。通过使相关基因在甜菜碱合成过程中以不同的组合表达，它们能够达到所需的色调。这些发现可用于创造具有可根据需要改变的颜色的观赏植物。

但颜色的变化并不是唯一的结果。生产甜菜碱的西红柿的健康抗氧化活性比普通产品高60%。“我们的研究结果可能在未来用于强化各种含有甜菜碱的作物，以增加其营养价值，”Aharoni说。

另一个好处是，研究人员发现，甜菜碱可以保护植物免受灰霉病(Botrytis cinerea)的侵害，灰霉病每年造成价值数十亿美元的农作物损失。该研究表明，在用于制造甜菜碱的植物中，对灰霉病的抗性上升了90%。

科学家们制作了自然界中不存在的甜菜碱版本。“这些新颜料中的一些可能比天然存在的甜菜碱更稳定，”Polturak说。“这对食品行业具有重要意义，因为食品行业广泛使用甜菜碱作为天然食品染料，例如草莓酸奶。”

此外，该研究的结果可能被制药业使用。当植物开始生产甜菜碱时，第一步是将酪氨酸转化为中间产物，即称为左旋多巴的化学物质。这种化学物质不仅可以用作药物，而且还可以作为制造其他药物的起始原料，尤其是吗啡等阿片类药物。因此，设计用于将酪氨酸转化为L-多巴的植物和微生物可以作为这种有价值材料的来源。