基因工程在植物油改造中的研究概況近年來,隨著對植物脂肪酸代謝的生化研究和植物功能基因組學研究的不斷深入(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)育種方向隨機性大,育種周期長,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植物的生長活力和產(chǎn)量產(chǎn)生不利的影響。此外,某些物種的遺傳物質(zhì)多倍性也嚴格的限制了誘變繁育技術(shù)的運用(Liuetal.1999)。而應用基因工程技術(shù)對油料種子中的脂肪酸成分進行修飾和定向改造,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酶基因的活性,可以修飾種子中脂肪酸鏈的長度和不飽和度,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鏈不飽和脂肪酸脫氫酶基因和延長酶基因等基因。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鏈不飽和脂肪酸,進而創(chuàng)造出對人類健康有益的食用油,使它具有較高的和特殊的營養(yǎng)價值和特性(Knutzonetal.,1999;Baoetal.,2002;SayanovaandNapier,2004)。