关于降低植物种子油中饱和脂肪酸含量的研究进展

关于降低植物种子油中饱和脂肪酸含量的研究进展程小军2013050141食用植物油中的饱和与不饱和脂肪酸含量的比例对人类健康具有重要影响。主要原因是人体摄入过多不饱和脂肪酸，会对血浆胆固醇的浓度有不利影响，造成心血管疾病和糖尿病。而棕榈酸是许多油脂作物中含量最高的饱和脂肪酸，如何定向的降低种子中的饱和脂肪酸，尤其是棕榈酸，对提高种子油营养价值和人类健康具有重大意义。为此，国外对此进行了大量研究。前人研究进展前人研究主要是利用转基因技术，将脱氢酶转基因转移到目标植物中，并取得了一系列的成绩。Polashock等（1992）及研究发现，在烟草中表达酰基辅酶A△9脱氢酶，植株中仍有90%的饱和脂肪酸；相应的，Moon等（2000）利用小鼠的硬脂酰辅酶A脱氢酶使种子中的中饱和脂肪酸降低到95%。Yao等（2003）在芥菜中表达拟南芥的ADS1脱氢酶，取得了成功，是的饱和脂肪酸降低到83%，但是仍旧不明显。因此，许多研究人员利用多元化的方法来降低植物种子中的饱和脂肪酸。Bondaruk等,(2007)从猫爪藤的质体中发现了一个16:0-ACP脱氢酶基因，将其转入到拟南芥中，使得拟南芥种子脂肪酸中的16:0含量降低，16:1含量升高，但种子中饱和脂肪酸含量不变。Nguyen等（2010）从蓖麻中发现了一个16:0-ACP特异性脱氢酶能够将种子中的16:0降低到野生的88%。Bonaventure等(2003)利用fatb-ko基因使种子中的棕榈酸含量降低到了野生型的48%，但是这种基因对植物的植株发育和种子繁殖造成严重的伤害。这表明，植物的生长和种子发育需要一定水平的饱和脂肪酸，过多的降低植物中的饱和脂肪酸会植物生长发育造成不利影响。因此，Bonaventure等(2003)就过研究发现，在TAG合成过程中，在内质网中引入一个脱氢酶，可以降低饱和脂肪酸含量降低过多对植物造成的负面效果。因此，如何能够在不影响植物植株生长和种子发育的前提下，利用转基因技术降低种子中的饱和脂肪酸成为了研究焦点。最新成功研究进展Fahy等（2013）在秀丽隐杆线虫中发现了一个脱氢酶基因fat5，其高度特异性的以棕榈酸（16:0）为底物，使其转化为棕榈油酸（16:1△9）。因此，Fahy等（2013）将fat5脱氢酶基因转入到拟南芥中，使得拟南芥中的棕榈酸含量降低了三分之二。对其结果进行研究发现，拟南芥种子中棕榈酸（16:0）含量的降低和棕榈油酸（16:1△9）含量的升高，在种子贮藏物和膜脂中都是明显的。与野生型相比较，转入fat5基因的植株在种籽产量和发芽率上都有所降低，但对植物未造成严重伤害。该实验表明：定向的异源脱氢酶在油脂植物种子中的表达，能够降低种子油中的饱和脂肪酸水平，显著提高其营养价值。展望多不饱和脂肪酸可降低LDL(低密度脂蛋白)一胆固醇，且随着脂肪酸不饱和度的增加这种作用更加明显。多不饱和肪酸对动脉血栓形成和血小板功能有明显影响，亚油酸的摄入量与血浆磷酯、胆固醇酯和甘油三酯中的亚麻油含量有很强的相关性，γ-亚麻酸在临床上的试验结果表明有降血脂作用，对甘油三酯、胆固醇、β—脂蛋白的下降有效性在60%以上，而且γ-亚麻酸在体内转变成具有扩张血管作用的前列腺环素(PGI2)，能够保持与血管收缩素(又名血栓素TXA2)的平衡，可防止血栓形成。多不饱和脂肪酸可能还具有降血压作用。通常认为，亚油酸能影响血压的原因在于这两种物质可改变细胞膜脂肪酸构成及膜流动性，进而影响离子通道活性和前列腺素的合成。因此，降低油脂植物种子中的饱和脂肪酸含量，有利于人类健康具有重大意义。根据前人研究发现，降低植物种子中的饱和脂肪酸含量达到一定程度，会对植物生长发育造成伤害，反而不利于油脂作物的品质提高。因此研究饱和脂肪酸脱氢酶基因，不仅要看其是否能够降低植物种子的饱和脂肪酸，还要减少甚至是根除这一基因对植物的伤害。fat5脱氢酶基因的研究为我们研究提供了方向，我们不能局限于研究植物基因，而是要从各方面着手研究，而且可以进一步对该基因进行研究，深度挖掘其降低饱和脂肪酸的能力。参考文献Bonaventure,G.,Salas,J.J.,Pollard,M.R.andOhlrogge,J.B.(2003)DisruptionoftheFATBgeneinArabidopsisdemonstratesanessentialroleofsaturatedfattyacidsinplantgrowth.PlantCell,15,1020–1033.Polashock,J.J.,Chin,C.K.andMartin,C.E.(1992)Expressionoftheyeastdelta-9fattyaciddesaturaseinNicotianatabacum.PlantPhysiol.100,894–901.Bondaruk,M.,Johnson,S.,Degafu,A.,Boora,P.,Bilodeau,P.,Morris,J.,Wiehler,W.,Foroud,N.,Weselake,R.andShah,S.(2007)ExpressionofacDNAencodingpalmitoylacylcarrierproteindesaturasefromcat’sclaw(DoxanthaunguiscatiL.)inArabidopsisthalianaandBrassicanapusleadstoaccumulationofunusualunsaturatedfattyacidsandincreasedstearicacidcontentintheseedoil.PlantBreed.126,186–194.FahyD,ScheerB,WallisJGandBrowseJ.(2013)ReducingsaturatedfattyacidsinArabidopsisseedsbyexpressionofaCaenorhabditiselegans16:0–specificdesaturase.PlantBiotechnolJ.11(4):480-9.Moon,H.,Hazebroek,J.andHildebrand,D.F.(2000)Changesinfattyacidcompositioninplanttissuesexpressingamammaliandelta9desaturase.Lipids,35,471–479.Nguyen,H.T.,Mishra,G.,Whittle,E.,Pidkowich,M.S.,Bevan,S.A.,Merlo,A.O.,Walsh,T.A.andShanklin,J.(2010)Metabolicengineeringofseedscanachievelevelsofomega-7fattyacidscomparablewiththehighestlevelsfoundinnaturalplantsources.PlantPhysiol.154,1897–1904.Yao,K.,Bacchetto,R.G.,Lockhart,K.M.,Friesen,L.J.,Potts,D.A.,Covello,P.S.andTaylor,D.C.(2003)ExpressionoftheArabidopsisADS1geneinBrassicajuncearesultsinadecreasedleveloftotalsaturatedfattyacids.PlantBiotechnol.J.1,221–229.