基因工程在植物油改造中的研究概況近年來,隨著對(duì)植物脂肪酸代謝的生化研究和植物功能基因組學(xué)研究的不斷深入(如擬南芥和水稻),人們獲得有關(guān)植物脂肪酸生物合成中重要基因的可能性大大提高。表1給出了應(yīng)用傳統(tǒng)育種和基因工程技術(shù)所獲得的油料作物種子中主要脂肪酸成分的含量。雖然依靠突變、化學(xué)誘變和雜交等傳統(tǒng)方法已經(jīng)選育出若干種特殊的油料作物品種,但是其常規(guī)育種方向隨機(jī)性大,育種周期長(zhǎng),農(nóng)業(yè)性狀難以綜合,特定成分提高幅度有限,而且這些技術(shù)也具有一些明顯的局限性(KinneyandKnowlton,1998)。

     例如,往往在控制了某些貯藏油分脂肪酸成分的同時(shí)也影響著其他組織結(jié)構(gòu)膜的脂肪酸成分,而且任何改變酶活性的變化都有可能對(duì)植物的生長(zhǎng)活力和產(chǎn)量產(chǎn)生不利的影響。此外,某些物種的遺傳物質(zhì)多倍性也嚴(yán)格的限制了誘變繁育技術(shù)的運(yùn)用(Liuetal.1999)。而應(yīng)用基因工程技術(shù)對(duì)油料種子中的脂肪酸成分進(jìn)行修飾和定向改造,可以大大縮短育種周期和提高效率,甚至可以獲得普通油料種子不能合成的特殊脂肪酸成分,這是常規(guī)農(nóng)業(yè)育種難以達(dá)到的。利用基因工程改造植物油目前主要有兩種方法。

     一、通過RNA干涉(RNAinterference,RNAi)等基因沉默技術(shù)調(diào)控一些脂肪酸脫氫酶基因和延長(zhǎng)酶基因的活性,可以修飾種子中脂肪酸鏈的長(zhǎng)度和不飽和度,調(diào)整脂肪酸分子在三酰甘油酯相關(guān)位置上的分布,增加或減少特定的脂肪酸成分。如轉(zhuǎn)錄基因沉默(transcriptionalgenesilencing,TGS)、后轉(zhuǎn)錄基因沉默(post-transcriptionalgenesilencing,PTGS)和核酶技術(shù)。要實(shí)現(xiàn)目的基因的沉默,需要轉(zhuǎn)入的基因要和原有的目的基因共有一段有意義的同源序列(相似程度要大于70%),這樣才能使脂肪酸的組分含量有顯著的變化,或者能除去植物油中不需要的脂肪酸成分(Stoutjesdijketal.,2002;Liuetal.,2002b)。

     二、通過轉(zhuǎn)基因引入從微生物克隆的長(zhǎng)鏈不飽和脂肪酸脫氫酶基因和延長(zhǎng)酶基因等基因。新的目的基因可以被加入或引入到某種現(xiàn)存作物中,能夠獲得高等植物不能合成的長(zhǎng)鏈不飽和脂肪酸,進(jìn)而創(chuàng)造出對(duì)人類健康有益的食用油,使它具有較高的和特殊的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和特性(Knutzonetal.,1999;Baoetal.,2002;SayanovaandNapier,2004)。