基因赋能健康果王：诺丽 ACO 基因研究解锁其营养密码与产业新篇

导语

发源于南太平洋岛屿的茜草科植物诺丽（Morinda citrifolia Linn.），自被发现含有丰富的赛洛宁原及赛洛宁原酶以来，便凭借其独特的营养功效掀起全球栽培与研究热潮。现代研究进一步证实，诺丽果汁具备抗癌、降血糖、心肌保护等多种健康价值，使其在食品、保健品及医药领域的需求持续激增。据统计，1995-2005 年间美国诺丽产业产值已突破 10 亿美金，2004 年全球诺丽产业销售额更是高达 40 亿美元，巨大的经济与医学价值推动着行业对诺丽的研究不断深入。此前，诺丽研究多集中于栽培种植、产品研发及功能性成分提取等领域，而针对其基因层面的功能探索与遗传改良研究尚属空白。鲁清清、吴田等学者完成的 “诺丽 ACO 基因超量表达及干涉表达载体的构建及鉴定” 研究，首次从基因调控角度切入，成功构建诺丽 ACO 基因的超量表达与干涉表达载体，为解锁诺丽营养合成机制、培育延熟耐储的优质品种奠定了关键基础，也为诺丽产业的高质量升级与健康价值的深度开发提供了全新路径。

一、文献引用

题目：诺丽 ACO 基因超量表达及干涉表达载体的构建及鉴定

作者：鲁清清 1，吴田 2，3*，蓝增全 4*

单位：1西南林业大学生命科学学院，云南昆明 650224；2西南林业大学园林学院，云南昆明 650224；3国家林业局西南风景园林工程技术研究中心，云南昆明 650224；4西南林业大学绿色发展研究院，云南昆明 650224

摘要：为构建诺丽 ACO 基因的超量表达及干涉表达载体，为后期对诺丽进行转基因操作，探究诺丽 ACO 基因的功能奠定基础。试验前期克隆了诺丽 ACO 基因的基础上，设计合成了 ACO 基因的超量表达及干涉表达的引物，采用 PCR 技术扩增出了目的基因，将扩增出的目的基因分别插入质粒 Hellsgate 8、Hellsgate 2，转化大肠杆菌。结果表明：转化大肠杆菌并进行菌落 PCR 检测，筛选出结果较好的阳性克隆进行测序，测序后与诺丽 ACO 序列相比较，序列只有几个碱基的差别。取结果较好的超量表达及干涉表达载体质粒电转农杆菌，均能得到清晰而明亮的条带。本课题组利用前期克隆出的 ACO 基因，试验得到了诺丽 ACO 基因的超量表达及干涉表达载体质粒。

关键词：诺丽；ACC 氧化酶基因；过表达载体；干涉表达载体

日期：2018年

出处： 江西农业大学学报，2019，41（3）：584-589.

DOI：10.13836/j.jjau.2019068

二、研究成果深度解析

1 诺丽核心营养成分的科学定位

诺丽之所以能成为全球追捧的 “健康果王”，核心源于其富含多种具有药理活性的营养成分，这些成分是其发挥抗癌、抗氧化、降血糖等功效的关键基础，相关研究已通过实验数据得到充分验证：

• 赛洛宁原及赛洛宁原酶：这是诺丽最具标志性的营养成分，由美国生化学者罗夫・海尼克博士首次发现。赛洛宁原在体内可转化为赛洛宁，该物质能参与调节细胞代谢、修复受损组织，是维持人体正常生理机能的重要物质，也是诺丽被广泛应用于健康领域的核心依据。
• 黄酮类化合物：崔鹏等（2017）通过提取工艺研究证实，诺丽果中含有丰富的黄酮类成分。黄酮类物质是天然的抗氧化剂，能有效清除体内自由基，减少氧化应激对细胞的损伤，为诺丽的抗氧化、抗炎功效提供了物质支撑。
• 特异性活性成分：沈宋利等（2017）采用超声萃取高效液相色谱法，成功在诺丽果粉中检测出莨菪亭、芦丁和槲皮素三种关键活性成分。这三种成分均具有明确的药理作用，其中芦丁能增强血管弹性、降低血脂，槲皮素具有抗菌、抗病毒及防癌活性，莨菪亭则在抗炎、镇痛方面表现出良好效果。
• 其他活性物质：晏永球等（2017）的综述研究指出，诺丽还含有生物碱、萜类、酚酸等多种次级代谢产物，这些成分协同作用，赋予了诺丽抗癌、抗菌、调节免疫等多元化的健康功效。

2 ACO 基因的功能与技术突破

ACO（ACC 氧化酶）作为植物乙烯生物合成途径中的最后一个限速酶，其活性直接决定乙烯的生成量，而乙烯不仅调控植物的成熟与衰老进程，还会影响植物体内营养成分的合成与积累。此前，关于诺丽 ACO 基因的相关研究尚未见报道，鲁清清等学者的研究填补了这一空白，其技术突破与关键数据如下：

• 引物设计与目的基因扩增：基于课题组前期克隆的 ACO 基因（基因登录号 ARB05681.1），设计合成了超量表达与干涉表达引物。超量表达引物上游含 XhoⅠ 酶切位点，下游含 XbaⅠ 酶切位点，预期扩增片段长度约 1250bp（命名为 ACO-OE）；干涉表达引物 5′末端添加 CACC 接头，预期扩增片段长度约 500bp（命名为 ACO-Ri），引物由上海生工生物工程技术有限公司合成。
• PCR 扩增体系与条件：以课题组保存的 cDNA 文库为模板，采用 50μL 反应体系（ddH2O 16μL、Buffer 25μL、dNTP 1μL、上下游引物各 2μL、Template 3μL、Phanta 酶 1μL）进行扩增。反应条件为 95℃变性 3min；95℃变性 15s、53℃复性 15s、72℃延伸 45s（干涉表达载体扩增延伸 30s），35 个循环；最后 72℃延伸 10min。
• 载体构建与鉴定关键数据：
1. 超量表达载体：目的基因酶切回收后，与线性化 Hellsgate 8 质粒通过 Gateway 重组技术构建重组质粒，转化大肠杆菌 DH5α 后，在含 Rif 50mg/L、Spec 80mg/L 的 LB 平板上筛选阳性克隆。PCR 检测显示，酶切出 1 条 1250bp 左右的条带，与目标基因大小完全一致；测序结果与 NCBI 已提交的 ACO 序列相比，仅存在少数碱基差异，证明目的片段成功插入克隆位点；阳性克隆质粒电转农杆菌后，出现清晰明亮的条带，表明超量表达载体构建成功。
2. 干涉表达载体：以诺丽 ACO 全长 cDNA 为模板，经 PCR 扩增回收得到 500bp 左右的目的片段，与 Hellsgate 2 质粒进行同源重组后转化大肠杆菌。菌落 PCR 筛选的阳性克隆测序结果与 ACO 序列差异极小，电转农杆菌后同样获得清晰条带，证实干涉表达载体构建成功。

3 基因调控对诺丽营养与贮藏的核心价值

该研究构建的超量表达与干涉表达载体，为精准调控诺丽的生长发育与营养积累提供了技术工具，其核心价值体现在两个关键维度：

• 延熟耐储：通过干涉 ACO 基因表达，可抑制乙烯合成，延缓诺丽果实的成熟与衰老进程。这一特性能显著延长诺丽果实的货架期，减少运输与贮藏过程中的营养流失和腐烂损耗，解决了诺丽产业中 “采收后快速变质” 的行业痛点。
• 营养优化：超量表达 ACO 基因可调控乙烯合成路径，进而影响诺丽体内次级代谢产物的合成的积累。结合诺丽已明确的营养成分体系，后续可通过转基因操作，定向提升赛洛宁原、黄酮类、槲皮素等核心营养成分的含量，培育出营养价值更高的诺丽新品种。

三、市场价值和应用前景

1 营养成分主导的健康价值升级

诺丽的市场价值核心源于其营养成分对人体健康的多重益处，而 ACO 基因研究的突破进一步强化了这一核心竞争力，为健康领域的应用提供了更坚实的科学支撑：

• 细胞修复与机能调节：赛洛宁原作为诺丽的标志性成分，其转化生成的赛洛宁能深入细胞层面，修复受损组织、调节代谢平衡。对于长期处于亚健康状态、细胞损伤积累的人群，诺丽相关产品可作为日常保健选择，帮助维持身体机能稳定，降低慢性疾病发生风险。
• 抗氧化与防癌抗炎：诺丽中的黄酮类化合物、槲皮素、莨菪亭等成分均具有强大的抗氧化活性。周偏等（2018）的研究显示，诺丽酵素在自然发酵过程中，体外抗氧化活性持续提升，能有效清除自由基、抑制氧化应激反应；晏永球等（2017）的研究则证实，这些成分协同作用，对多种癌细胞具有抑制作用，同时能减轻体内炎症反应，为防癌、抗炎提供天然解决方案。
• 靶向健康防护：针对特定人群的健康需求，诺丽的营养成分展现出明确的靶向功效。杨焱等（2017）的动物实验表明，诺丽果粉对四氧嘧啶致糖尿病小鼠具有显著降血糖作用，可作为糖尿病患者的辅助保健食材；胡鸣旭等（2014）的研究证实，诺丽果提取物能保护心肌细胞、提升心肌抗氧化能力，对心血管健康具有积极作用，适合高血压、高血脂等心血管疾病高危人群食用。
• 免疫提升：诺丽多种活性成分共同作用，能刺激免疫细胞的活性，增强机体对病原体的抵抗力。在疫情常态化背景下，消费者对免疫提升类产品的需求持续增长，诺丽凭借天然的免疫调节功效，有望成为该细分市场的核心产品。

2 产业升级与市场拓展潜力

ACO 基因研究不仅提升了诺丽的健康价值，更从产业端解决了关键痛点，为市场拓展与产品创新打开了广阔空间：

• 供应链优化：延熟耐储的诺丽新品种，能延长采收后的贮藏期和运输半径，打破此前诺丽产品主要依赖产地加工的限制。这使得诺丽原料可输送至全国乃至全球各地的加工基地，降低原料损耗率与运输成本，保障市场供应的稳定性，推动诺丽产业从区域化走向全球化。
• 产品形态多元化：基于稳定的原料供应和明确的营养成分，诺丽产品可向多品类、高精度方向升级。目前已有的果汁、酵素、果粉等产品可进一步优化配方，提升核心营养成分含量；同时可开发高端保健品，如诺丽提取物胶囊、赛洛宁原浓缩液、黄酮类复合制剂等；在医药领域，可作为抗癌、抗炎、降血糖药物的原料，拓展药用价值边界；此外，还可融入美妆领域，开发含诺丽提取物的抗氧化护肤品，满足消费者 “内外同养” 的健康需求。
• 市场规模持续扩大：随着健康消费意识的提升，天然、功能性食品保健品成为市场主流。诺丽凭借基因研究背书的科学依据，以及明确的健康功效，能精准覆盖亚健康人群、慢性病患者、中老年保健人群等核心消费群体。据行业预测，未来 5-10 年全球诺丽产业规模有望突破百亿美金，而 ACO 基因技术培育的优质品种和创新产品，将成为推动市场增长的核心动力。
• 产业链价值提升：基因技术的应用将推动诺丽产业从 “原料种植 - 简单加工” 的低端模式，向 “优质品种培育 - 精准加工 - 高附加值产品” 的高端产业链升级。种植端，优质品种能提升单位面积产量和原料品质；加工端，精准提取技术可最大化保留核心营养成分；销售端，高附加值产品能提升产业利润率，带动种植户、加工企业、科研机构等全产业链共赢。

四、结语

诺丽作为兼具经济价值与健康价值的 “热带瑰宝”，其产业发展始终与科学研究紧密相连。鲁清清、吴田等学者完成的诺丽 ACO 基因超量表达及干涉表达载体构建研究，不仅填补了诺丽基因功能研究的空白，更以基因技术为桥梁，打通了 “品种改良 - 营养优化 - 产业升级” 的关键链路。该研究证实的 ACO 基因调控机制，为培育延熟耐储、营养富集的诺丽新品种提供了核心技术工具，而诺丽含有的赛洛宁原、黄酮类、槲皮素等多种活性成分，其明确的抗癌、抗氧化、降血糖、心肌保护等功效，将持续为消费者的健康保驾护航。

未来，随着转基因技术在诺丽育种中的应用落地，以及更多核心基因功能的深入探索，诺丽的健康价值将被进一步挖掘，产品形态将更加丰富多元。在健康消费市场持续扩容的背景下，诺丽产业有望凭借基因技术赋能的核心竞争力，实现从 “小众保健果” 到 “全民健康食品” 的跨越，不仅为全球消费者提供更多天然健康的产品选择，也将推动我国热带植物资源的开发利用迈向新高度，书写 “基因科技服务健康生活” 的产业新篇章。

参考文献

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［2］周偏，蔡坤，梁丛颖，等。诺丽酵素在自然发酵过程中体外抗氧化活性变化及品质研究［J］. 中国酿造，2018（1）：92-96.

［3］胡鸣旭，张洪才，于纯淼，等。诺丽果提取物的抗氧化活性及心肌保护作用研究［J］. 现代食品科技，2014，30（2）：31-36.

［4］杨焱，杨朴丽，徐荣。诺丽果粉对四氧嘧啶致糖尿病小鼠的降血糖作用［J］. 热带农业科技，2017（4）：31-34.

［5］晏永球，童应鹏，陆雨，等。诺丽的化学成分及药理活性研究进展［J］. 中草药，2017，48（9）：1888-1905.

［6］崔鹏，李思楠，王嘉龙，等。诺丽果中黄酮类成分的提取工艺研究［J］. 食品研究与开发，2017，38（22）：61-64.

［7］沈宋利，杨健，沈燕飞，等。超声萃取高效液相色谱法测定诺丽果粉中的莨菪亭、芦丁和槲皮素含量［J］. 食品科学，2017，38（6）：191-196.

［8］吴田，蓝增全，王华芳。诺丽试管苗的耐盐性初探［J］. 中国南方果树，2017，46（4）：84-87.