摘要：随着现代饮食结构变化与精加工食品广泛消费，全球超过40 亿人正面临“隐性饥饿”问题。尽管传统食品强化技术 (如加碘盐) 在一定程度上缓解了微量营养素摄入不足的现状，但仍存在成本高、稳定性差及难以满足特定人群营养需求等诸多瓶颈。植物生物强化 (biofortif
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随着现代饮食结构变化与精加工食品广泛消费，全球超过40 亿人正面临“隐性饥饿”问题。尽管传统食品强化技术 (如加碘盐) 在一定程度上缓解了微量营养素摄入不足的现状，但仍存在成本高、稳定性差及难以满足特定人群营养需求等诸多瓶颈。植物生物强化 (biofortification) 因其低成本、可持续、来源天然等优势，成为解决微量营养素缺乏的重要替代策略。
近日，深圳理工大学合成生物学院及未来农业研究院王凯副研究员与刘重持教授团队在JIPB发表题为“Plant synthetic biology-based biofortification, strategies and recent progresses”的综述论文 (https://doi.org/10.1111/jipb.13934)，系统梳理了合成生物学策略指导下的植物营养强化思路，并以维生素B1生物强化为核心案例，提出具有前瞻性的下一代作物营养提升路径。论文总结了五大合成生物学核心策略：1) 内源基因过表达，通过增强关键合成酶表达提升代谢通量；2) 异源通路引入，借助外源性合成通路的重构实现功能性代谢物的合成与高表达；3) 转运蛋白表达，实现养分在可食用部位的精准积累；4) 转录调控优化，通过转录因子增强、启动子工程或增强子插入等非转基因的方式提升基因表达量；5) 蛋白 (定向) 进化，结合AI与基因编辑技术优化关键限速酶功能，突破天然酶活性限制 (图1)。
在未来展望中，该研究提出四大发展方向：拓展“植物底盘”，重点关注草莓、番茄等易转化、可生食的新型合成生物学“底盘植物”；推进多基因通路的CRISPR多靶点协同编辑；运用AI赋能的蛋白工程方法进行高通量筛选与催化性能优化；并推广非转基因编辑策略，突破监管限制，提升产业化可行性。该研究指出，随着全球功能性食品市场规模预计将在2032年达到5971亿美元，精准、天然、安全的植物营养强化将成为未来营养科技的关键支柱。
图1. 合成生物学策略助力植物营养强化
王凯副研究员与刘重持教授为本文共同通讯作者，该研究得到了深圳理工大学的资助。刘重持教授课题组长期从事野生草莓分子遗传和果实发育领域的研究，拟开发以草莓为合成生物学新型“底盘植物”的系统和构建功能性草莓新种质。
文章引用：
Wang, K. and Liu, Z. (2025). Plant synthetic biology-based biofortification, strategies and recent progresses. J. Integr. Plant Biol. https://doi.org/10.1111/jipb.13934
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来源：科学那些事