Ingénierie des tomates pour la production d’apocaroténoïdes de safran à haut rendement

Les apocaroténoïdes, dérivés du clivage oxydatif des caroténoïdes par les dioxygénases de clivage des caroténoïdes (CCD), sont essentiels aux fonctions biologiques des plantes et des animaux, bien que leur définition varie selon les communautés scientifiques. Dans la biosynthèse des caroténoïdes végétaux, les enzymes convertissent les isoprénoïdes en caroténoïdes, conduisant à des produits comme le lycopène, la lutéine et la zéaxanthine, qui jouent un rôle dans la photoprotection et la détoxification.

La zéaxanthine est un précurseur des apocaroténoïdes comme les crocines du safran, contribuant à sa couleur, son goût et son arôme. Bien que la culture du safran demande beaucoup de main d’œuvre et soit coûteuse, les progrès de l’ingénierie métabolique et de la biologie synthétique offrent des solutions prometteuses pour une production rentable.

Les recherches actuelles se concentrent sur l’extension de la voie des caroténoïdes chez des hôtes alternatifs comme les tomates, dans le but de résoudre les problèmes environnementaux et coûteux de la culture traditionnelle et d’explorer le potentiel de ces composés dans diverses industries.

Recherche horticole recherche publiée intitulée « Ingénierie de niveaux élevés d’apocaroténoïdes de safran dans la tomate« .

Dans cette étude, les chercheurs ont exploité l’accumulation naturelle de caroténoïdes dans les tomates pour produire les apocaroténoïdes distinctifs du safran, dans le but de renforcer les propriétés nutraceutiques des produits à base de tomates. Ils ont utilisé une approche génétique combinatoire en introduisant les gènes du safran CsCCD2L, CsUGT2 et UGT709G1 dans les tomates en utilisant des promoteurs constitutifs et spécifiques aux fruits pour optimiser l’expression.

Bien que toutes les lignées transgéniques n’étaient pas viables, celles qui produisaient des fruits présentaient des activités antioxydantes plus élevées et des profils apocaroténoïdes distincts par rapport au type sauvage. Des analyses détaillées ont révélé que les lignées différaient par l’accumulation de crocines, de picrocrocine et d’autres composés, certaines lignées surpassant d’autres en fonction des niveaux de métabolites spécifiques.

Alors que la teneur globale en caroténoïdes des fruits transgéniques était réduite, l’accumulation accrue d’apocaroténoïdes précieux comme les crocines et la picrocrocine constituait un compromis important. Cette transformation a également affecté le profil des composés volatils, introduisant de nouveaux composés volatils dérivés des apocaroténoïdes et modifiant ceux existants.

L’étude s’est étendue à l’évaluation des bienfaits pour la santé et du potentiel industriel de ces tomates modifiées. Les tomates transgéniques ont montré une capacité antioxydante accrue et un effet neuroprotecteur contre la maladie d’Alzheimer chez C. elegans, soulignant leur potentiel en tant qu’aliment fonctionnel.

Les chercheurs ont également étudié la faisabilité d’utiliser ces tomates comme alternative rentable à la production traditionnelle de safran. Ils ont découvert que les tomates modifiées pourraient potentiellement réduire considérablement les coûts de production des apocaroténoïdes du safran, abordant ainsi les problèmes économiques et de fraude associés à la culture du safran.

En conclusion, cette étude a utilisé avec succès les tomates comme plate-forme biotechnologique pour produire des apocaroténoïdes de safran, conduisant à des fruits aux propriétés nutritionnelles et thérapeutiques améliorées. Les résultats ouvrent la voie à l’utilisation de l’ingénierie métabolique dans les cultures afin de produire des composés précieux à un coût abordable et durable, avec de vastes implications pour l’agriculture, l’industrie et la santé.