1. 研究目的与意义（文献综述包含参考文献）

番茄红素是一类具有抗氧化活性的重要萜类化合物，在自然界中广泛存在，主要来自于蔬菜和水果，特别是成熟期的番茄[1]。1873年，hartsen首次从番茄酱果中提取出来一种深红色的晶体。1903年schunch将这种从番茄中提取到的物质正是名为番茄红素。素有”藏在西红柿里的黄金”的美称，在西方国家也被称为”植物黄金”[2]。因其具有抗氧化、抗癌、降血脂、提高免疫力等多种生理活性，而被广泛用于医药行业。例如：口服天然番茄红素，能使血清胆固醇降至5.20毫摩尔/升以下，番茄红素可以预防高胆固醇和高血脂症，减缓心血管疾病的发展；番茄红素大量存在于各种黏膜组织，长期服用可以改善各种因体内黏膜组织破坏而引起的各种不适；番茄红素能够阻断组织细胞在外界诱导剂的作用下发生基因突变的过程，从而可以起到抗癌的作用，用于预防肺癌、胃癌、胰腺癌、乳腺癌、皮肤癌、膀胱癌等癌症；番茄红素还能有效的清除人体内的自由基，保持正常代谢，预防衰老，增加免疫力等作用，番茄红素还可以作为重要的食品添加剂和营养增补剂，得到了 fda、eec、who 等国际组织的认可[3-4]。

1. 番茄红素的生产方法

目前，番茄红素的生产方法有化学合成法、有机溶剂提取法和微生物发酵法。化学合成法从1831年在胡萝卜中首次分离出胡萝卜素后建立了其结构式开始发展并用于商业化生产的。化学合成法可以用乙酸松油脂等为原料设计化学合成路线合成番茄红素以及中间代谢产物，然后用于各个行业。虽然原料成本低，生产工艺简单，但却含有大量的化学合成物，不利于长期服用。

有机溶剂提取法是选用一些亲油性的有机溶剂（如氯仿、二硫化碳等）将番茄中的番茄红素提取出来，在经过过滤浓缩去除溶剂而得到。虽然不需要复杂的纯化过程，但提取时间过长。

2. 研究的基本内容、问题解决措施及方案

1. 本课题要研究或解决的问题：

随着基因工程技术的迅速发展，代谢工程和合成生物学的引入，使得人们越来越关注微生物发酵生产番茄红素，随着番茄红素合成途径的阐明和相关酶基因的克隆，通过基因修饰使关键基因过表达或抑制基因表达、基因敲除等，调控番茄红素的代谢过程，用重组dna技术构建高产番茄红素基因工程菌。但这些传统的基因改造方法忽略了多酶协同作用及底物通道效应，一味增强目的产物的最大代谢流量或是过高的基因表达水平会对细胞宿主造成负担，从而导致代谢流量失衡，所产生的中间代谢产物对宿主细胞造成毒害作用。因此本课题基于多酶合成的番茄红素体系，在高效合成番茄红素的重组表达质粒上引入锌指蛋白基因序列，利用与目的蛋白相连的锌指蛋白结合域与dna特异性结合，实现多酶自组装顺序催化，形成”底物通道”，提高合成体系中多酶催化效率和产物产量。