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生物合成番茄红素的途径主要有2种，甲羟戊酸(MVA)途径和甲基赤藓糖-4-磷酸(MEP)途径。MVA途径主要存在于真核生物、古细菌和高等植物细胞的胞液和内质网中，而在细菌、绿藻和植物质体中还存在MEP途。2种途径都会生成法尼基焦磷酸，然后进入类胡萝卜素代谢支路：首先经八氢番茄红素合成酶催化生成八氢番茄红素，然后在八氢番茄红素脱氢酶作用下形成番茄红素，再经番茄红素环化酶催化为β-胡萝卜素、γ-胡萝卜素、叶黄素、玉米黄素、新黄素等类胡萝卜素。添加氟康唑和酮康唑等麦角固醇合成抑制剂也可以阻断类胡萝卜素代谢支路上游的麦角固醇合成支路，以提高番茄红素的产量。但是与生成番茄红素直接相关的靶酶主要为八氢番茄红素脱氢酶和番茄红素环化酶。八氧番茄红素脱氢酶主要作为农作物除草剂的靶点使用，而番茄红素环化酶抑制剂可以用于提高番茄红素的产量，并取得了良好的效果。
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