開發(fā)高油酸植物油的主要目的是為了滿足對食用油高度穩(wěn)定性的要求,這樣就可免去油脂加工時為增強其氧化穩(wěn)定性而采用的加氫過程。絕大多數(shù)植物油的初始形式是高度不飽和的,例如,棉籽油含有高達60%的亞油酸,盡管亞油酸被認為是一種重要的脂肪酸,而且對降低血液中膽固醇水平有一定作用,但富含亞油酸的植物油是高度不穩(wěn)定的,當其暴露在空氣中或烹調(diào)時產(chǎn)生的高溫很容易發(fā)生過氧化作用,產(chǎn)生一些對健康有害的氧化產(chǎn)物,并伴有難聞的氣味。

    油料加工者和食品制造商一直依靠氫化作用來增強油脂的氧化穩(wěn)定性,以利于食品加工和儲存或制造奶油等提供功能性的硬脂肪。氫化作用是一種降低多不飽和脂肪酸并增加飽和或單不飽和脂肪酸的化學過程,這個過程能產(chǎn)生出相當多的不飽和脂肪酸的同分異構(gòu)體-反式脂肪酸(transfattyacid)。近期的營養(yǎng)學研究證明了食用反式脂肪酸會升高有害低密度脂蛋白(LDL)的含量,卻降低對人體有益的高密度脂蛋白(HDL)的含量(Huetal.,1997;Jones,1999)。

    為此我們需要生產(chǎn)那些穩(wěn)定性強且不含有反式脂肪酸的植物油,富含油酸的植物油恰恰符合這個要求。研究表明,油酸是一種單態(tài)不飽和脂肪酸,穩(wěn)定性高,能降低有害膽固醇(LDL),維持有益膽固醇(HDL)的水平。富含油酸的食用油可用于長時間的保存和高溫烹調(diào)而不易氧化變質(zhì)。近10年來,研究人員通過對油料種子中微粒體△12脂肪酸脫氫酶基因FAD2-1的修飾表達,改變酶的活性,進而開發(fā)出高油酸植物。如通過正義-共抑制作用,降低△12脂肪酸脫氫酶的活性,選育出油酸含量達80%的轉(zhuǎn)基因大豆(Kinneyetal.,1996)。運用相似的技術(shù),將△12脂肪酸脫氫酶基因FAD2-1沉默后可以使甘藍型油菜(Brassicanapus)和芥菜型油菜(B.juncea)中的油酸含量分別升高為89%和75%(Stoutjesdijketal.,2002)。Chapman等(2001)發(fā)現(xiàn)油菜籽中的一個突變遺傳因子△12脂肪酸脫氫酶基因FAD2可以抑制棉花(Gossypiumhirsutum)中△12脂肪酸脫氫酶基因FAD2的表達,結(jié)果使轉(zhuǎn)基因棉花籽油中含有50%的油酸。研究還發(fā)現(xiàn),應用大豆△12脂肪酸脫氫酶基因FAD2的正義或反義的構(gòu)建轉(zhuǎn)化植物都可以增加大豆油中的油酸含量,通過核酶誘導同時抑制△12脂肪酸脫氫酶基因FAD2-1和棕櫚酸酰基酯化酶palmitoyl-ACPthioesterase基因FatB兩個基因的表達,選育出高油酸和低棕櫚酸的大豆(Buhretal.,2002)。

    應用RNA干涉基因沉默方法抑制棉花中△12脂肪酸脫氫酶基因FAD2-1的表達后,棉籽油中油酸的含量從正常的15%升高到了77%(Liuetal.,2002a)。油酸升高的同時亞油酸含量從正常的60%下降到4%。而且,棕櫚酸雖然是這個生化修飾反應的上游產(chǎn)品,卻也大幅地減少,其中的原因尚不完全清楚。在大多數(shù)高油酸棉花的生產(chǎn)中,這種新獲得的高油酸性狀呈顯性,符合孟德爾遺傳方式。運用基因工程技術(shù)選育的高油酸大豆在北美經(jīng)過多年的大面積栽培試驗,目前已經(jīng)投入商業(yè)生產(chǎn)中。這個高油酸大豆品種的特點是在不同的環(huán)境中都表現(xiàn)出高度的穩(wěn)定性。而通過傳統(tǒng)方法培育出的高油酸大豆是通過在不同生活環(huán)境下的基因突變創(chuàng)造出的,因而具有高度的多樣性(KinneyandKnowlton,1998)。現(xiàn)在通過RNA干涉技術(shù)生產(chǎn)的高油酸棉花已在澳大利亞進行廣泛的種植實驗。這種通過基因工程改造的高油酸植物油能抵抗高溫,普通的植物油在高溫(97.8℃)條件下不斷發(fā)生氧化作用,僅15個小時就會產(chǎn)生在100meq.kg-1的過氧化物,而高油酸大豆油要經(jīng)過150個小時才能產(chǎn)生相同數(shù)量的過氧化物(KinneyandKnowlton,1998)。因此,高油酸植物油比普通的植物油更加適用于食品加工業(yè)。

    近年來,我國也開展了高油酸油料作物的育種研究,尤其是高油酸油菜和大豆的選育。石東喬等(2001)將反義△12脂肪酸脫氫酶基因FAD2序列導入油菜,獲得了高油酸(68%)的轉(zhuǎn)基因植株。熊興華等(2002,2003)克隆了甘藍型油菜FAD2基因片段并構(gòu)建了反義表達載體,通過基因槍導入法也獲得了轉(zhuǎn)基因油菜。作者所在的實驗室目前也正在應用雙鏈RNA基因沉默技術(shù)進行高油酸大豆和花生材料的選育研究,通過對大豆和花生種子特異的△12脂肪酸脫氫酶基因FAD2-1的修飾,將改建后的反向重復序列構(gòu)建到含有種子特異啟動子的載體和能夠刪除抗生素標記基因的共轉(zhuǎn)化載體(含雙右側(cè)邊界)中。通過農(nóng)桿菌介導進行基因轉(zhuǎn)移和組織培養(yǎng),已經(jīng)獲得了轉(zhuǎn)基因大豆和花生T0代和T1代材料,目前正在進行種子油酸含量檢測和繼代培養(yǎng),篩選最終無抗生素標記基因的,油酸含量高且產(chǎn)量穩(wěn)定的株系。