以下文章来源于农业科学微平台 ,作者薛雨飞 等
Omega-3长链多不饱和脂肪酸(LC-PUFA)二十碳五烯酸(EPA, 20:5Δ5,8,11,14,17)和二十二碳六烯酸(DHA, 22:6Δ4,7,10,13,16,19)对人体健康非常重要,具有调节身体生长发育、预防心血管疾病和改善炎症性疾病的生理功能。α-亚麻酸(ALA, 18:3Δ9,12,15)是EPA和DHA的生物合成前体,但人体内不能合成ALA,因此ALA是一种必需脂肪酸,必须从日常饮食中获取。现代人普遍缺乏ALA,因为多数大宗食用油的ALA含量低或缺乏。一些小宗油料作物如奇亚、紫苏、亚麻、牡丹富含ALA,但它们的产量低,环境适应性差,不能象大宗油料作物那样广泛种植和高产。因此,通过生物技术创制富含ALA的大宗油料作物是一种很有前途的策略。
近期,西南大学西部(重庆)科学城种质创制大科学中心油菜生物学创新团队柴友荣教授课题组完成的题为“Biotechnology of α-linolenic acid in oilseed rape (Brassica napus) using FAD2 and FAD3 from chia (Salvia hispanica)”的研究论文在Journal of Integrative Agriculture (《农业科学学报》(英文),JIA) 2023年12期正式发表。
该研究首次通过奇亚ShFAD2-ShFAD3融合基因的种子特异性表达创建了高含ALA的油菜新种质。T0-T2植株种子ALA含量最高为35.98%-39.19%,是相应对照的4.10-4.77倍,该种质在食品营养和ALA相关工业领域具有重要的应用前景。
该研究基于连接肽-内含肽LP4-2A构建了奇亚FAD2和FAD3的融合基因,采用种子特异性启动子PNapA驱动,通过根癌农杆菌介导成功转化到canola品质的油菜(Brassica napus)商业品种中双10号之中。在T0、T1和T2株系所结的种子中,ALA平均含量分别占总脂肪酸的20.86%、23.54%和24.92%,分别为非转基因对照(9.42%、8.78%和8.22%)的2.21、2.68和3.03倍。T0、T1和T2的最优株/株系的ALA含量分别为38.41%、35.98%和39.19%,是对照的4.10-4.77倍。检测还表明,脂肪酸途径的结构基因BnACCD、BnFATA、BnSAD、BnSCD、BnDGAT1、BnDGAT2和BnDGAT3以及正调控基因BnWRI1、BnLEC1、BnL1L、BnLEC2、BnABI3、BnbZIP67和BnMYB96均显著上调,但编码油脂积累负调控因子、次生代谢正调控因子的BnTT1、BnTT2、BnTT8、BnTT16、BnTTG1和BnTTG2基因均显著下调,意味着外源ShFAD2-ShFAD3融合基因直接和间接地重塑了转基因油菜种子中脂肪酸相关代谢调控网络的重要位点。
西南大学西部(重庆)科学城种质创制大科学中心油菜生物学创新团队柴友荣教授为该文章的通讯作者,青年教师薛雨飞博士为该文章第一作者。
该研究得到了国家自然科学基金项目(31871549、32001441和32272015)、国家重点研发计划项目(2016YFD0100506)、重庆市基础科学与前沿技术研究专项(cstc2015jcyjBX0143)、中央高校基本科研业务费基金项目(XDJK2020C038)和重庆市青少年雏鹰计划项目(CY220219)的资助。
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https://doi.org/10.1016/j.jia.2023.05.018
Cite the article:
XUE Yu-fei, INKABANGA TSEKE Alain, YIN Neng-wen, JIANG Jia-yi, ZHAO Yan-ping, LU Kun, LI Jia-na, DING Yan-song, ZHANG Shi-qing, CHAI You-rong. 2023. Biotechnology of α-linolenic acid in oilseed rape (Brassica napus) using FAD2 and FAD3 from chia (Salvia hispanica). Journal of Integrative Agriculture, 22(12): 3810-3815.
研究团队简介
西南大学农学与生物科技学院/农业科学研究院油菜生物学团队【重庆市油菜工程技术研究中心、西部(重庆)科学城种质创制大科学中心油菜团队】是重庆市第一个农业领域的工程中心和重庆市教委首批创新团队,在油菜资源利用、芸薹属遗传进化、种皮色素合成、脂肪酸组分改良、木质素合成、菌核病抗性和收获指数形成机制等方面开展研究,创制了一批遗传稳定的甘蓝型黄籽油菜新品种、杂交油菜新品种、脂肪酸组分等性状改良的生物育种新种质。
在Nature Communications、Nucleic Acids Research、Molecular Plant、Plant Biotechnology Journal、Plant Journal、Plant,Cell & Environment、Journal of Agricultural and Food Chemistry和Journal of Integrative Agriculture等学术期刊上发表了多篇研究论文。
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