英國(guó)用轉(zhuǎn)基因亞麻生產(chǎn)ω-3魚油

    富含歐米伽-3不飽和脂肪酸（ω-3）的魚油越來(lái)越受到人們的熱捧，但受產(chǎn)量限制，ω-3魚油的價(jià)格一直居高不下。試想如果可以通過(guò)種植油料作物，像生產(chǎn)植物油那樣生產(chǎn)ω-3魚油，那將大大提高魚油的產(chǎn)量和降低魚油的成本，從而更好滿足人類的日常生活需要。

    最近，英國(guó)洛桑研究所（Rothamsted Research，UK）的科學(xué)家們?cè)凇?a href='http://m.unionsn.com/tag_4543.html' class='zdbq' title='代謝相關(guān)食品資訊' target='_blank'>代謝工程通訊》（metabolic Engineering Communications）雜志上發(fā)表了他們最新的研究成果：他們通過(guò)一年的田間試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，通過(guò)利用轉(zhuǎn)基因亞麻油料作物薺藍(lán)（Camelina sativa）可以在田間生產(chǎn)歐米伽-3 魚油，并且這種轉(zhuǎn)基因油料作物在生長(zhǎng)發(fā)育等各方面與非轉(zhuǎn)基因作物并沒有任何區(qū)別（圖一：能夠合成魚油的轉(zhuǎn)基因亞麻種子）。

    圖一：能夠合成魚油的轉(zhuǎn)基因亞麻種子

    ω-3魚油是一種特別的長(zhǎng)鏈多不飽和脂肪酸，其中包括我們?nèi)粘Ｋ熘腅PA（二十碳五烯酸）和DHA（二十二碳六烯酸）多不飽和脂肪酸，同時(shí)它們也是被各個(gè)醫(yī)學(xué)團(tuán)體公認(rèn)的對(duì)人體有益的膳食成份。EPA和DHA可以降低心血管疾病以及相關(guān)代謝疾病的風(fēng)險(xiǎn)。如今，人體獲得EPA和DHA的主要途徑是通過(guò)食用野生以及人工養(yǎng)殖的海洋魚類。盡管某些類型的ω-3多不飽和脂肪酸還可以從一些植物種子中得到，例如亞麻籽油、菜籽油、豆油中都含有一定量的多不飽和脂肪酸α-亞麻酸（α-Linolenic acid, ALA），但盡管同為長(zhǎng)鏈多不飽和脂肪酸，ALA有個(gè)明顯的缺點(diǎn)：它不能直接被人體吸收利用。當(dāng)ALA被人體攝入后，還要在人體中經(jīng)過(guò)一系列的生物化學(xué)反應(yīng)，才能將其轉(zhuǎn)化成可被人體直接吸收利用的EPA和DHA，并且這種轉(zhuǎn)化效率很低，通常不到10%。因此來(lái)自海洋魚類的EPA和DHA是僅有的可被人體直接高效吸收利用的ω-3長(zhǎng)鏈多不飽和脂肪酸。

    那么海洋魚類是如何合成ω-3不飽和脂肪酸的呢？野生的海洋魚類可以通過(guò)捕食其它海洋生物（海藻）來(lái)積累ω-3魚油，而人工喂養(yǎng)的海洋魚類則可以通過(guò)投喂魚粉或者其它含有魚油的飼料來(lái)積累ω-3魚油（圖二：轉(zhuǎn)基因亞麻作物是如何生魚油）。

    圖二：轉(zhuǎn)基因亞麻作物是如何生魚油

    現(xiàn)如今，全球超過(guò)一半的水產(chǎn)品消費(fèi)來(lái)自于人工的水產(chǎn)養(yǎng)殖。越來(lái)越越多人選擇消費(fèi)ω-3魚油，但海洋漁業(yè)可持續(xù)發(fā)展需要以及環(huán)境污染的限制，魚油的產(chǎn)量逐漸不能滿足消費(fèi)的需要。因此我們需要尋找其它生產(chǎn)ω-3魚油的途徑。洛桑研究所的最新研究為尋找新的魚油來(lái)源提供了一種可能。他們的研究結(jié)果顯示：通過(guò)轉(zhuǎn)基因的方式改造油料作物薺藍(lán)，可以使這種油料作物在它的種子里合成這種有利于人體健康的ω-3魚油。這就為在陸地上可持續(xù)生產(chǎn)ω-3魚油提供了可能，從而可以最終緩解來(lái)自海洋的壓力。

    由英國(guó)政府支持的“生物技術(shù)與生物科學(xué)研究理事會(huì)（BBSRC）”資助了該項(xiàng)目的研究工作。這種轉(zhuǎn)基因亞麻作物的開發(fā)者之一，洛桑研究所高級(jí)研究員，Olga Sayanova博士認(rèn)為第一年田間試驗(yàn)結(jié)果非?？上?。

    最初，他們?cè)谝环N能夠進(jìn)行光合作用的海洋微生物（海藻）中發(fā)現(xiàn)了7個(gè)可以用于合成ω-3魚油的基因。有人可能會(huì)想，既然海藻可以直接合成EPA和DHA，為什么我們不人工養(yǎng)殖海藻，并直接從海藻中提取EPA和DHA呢？這種想法或許可以實(shí)現(xiàn)，但是以現(xiàn)在的技術(shù)而言，即便可以成功從海藻中成功提取EPA和DHA，那么提取的工序?qū)⒎浅５膹?fù)雜，最終將導(dǎo)致魚油的成本也會(huì)很高。所以現(xiàn)階段也沒有人采用這種方式從海藻中提取EPA和DHA。但是我們可以采用別的方式讓海藻幫我們生產(chǎn)EPA和DHA。經(jīng)過(guò)多年的研究，他們最終將這7個(gè)合成EPA和DHA的基因轉(zhuǎn)入了亞麻油料作物中。

    盡管先前的溫室試驗(yàn)已經(jīng)表明這種轉(zhuǎn)基因作物具有生產(chǎn)ω-3魚油的特性，但是仍然需要通過(guò)規(guī)?；奶镩g試驗(yàn)來(lái)進(jìn)一步證明這種可以高效合成ω-3魚油的特性對(duì)作物本身的生長(zhǎng)和產(chǎn)量沒有任何不良影響。他們通過(guò)一年的田間種植和監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn)：這種轉(zhuǎn)基因的亞麻作物相對(duì)于非轉(zhuǎn)基因亞麻作物而言，轉(zhuǎn)基因亞麻在萌發(fā)，生長(zhǎng)，開花，結(jié)果以及種子的大小，上沒有任何表型上的差異。

    項(xiàng)目主持人、洛桑研究所的Johnathan Napier教授認(rèn)為他們開發(fā)的這種具有合成ω-3魚油的轉(zhuǎn)基因作物應(yīng)該是迄今為止最為復(fù)雜的一種基因工程植物。因?yàn)楝F(xiàn)有的已經(jīng)經(jīng)過(guò)田間試驗(yàn)的轉(zhuǎn)基因作物大多是轉(zhuǎn)入了某個(gè)抗病，抗蟲，抗旱的基因，而這種能夠合成ω-3魚油的轉(zhuǎn)基因作物里總共被轉(zhuǎn)入了7個(gè)相關(guān)基因。

    Napier教授認(rèn)為這是一個(gè)里程碑式的時(shí)刻，它為開發(fā)富含魚油的魚飼料提供了一種真正的可持續(xù)發(fā)展道路。因?yàn)樵谄鹗茧A段這種富含ω-3魚油的亞麻籽油不會(huì)直接賣給消費(fèi)者，而是會(huì)將這種富含ω-3的亞麻提取物作為飼料添加劑來(lái)喂養(yǎng)鮭魚等養(yǎng)殖魚類?；蛟S首先將這種轉(zhuǎn)基因ω-3魚油作物飼料添加劑會(huì)更容易更快捷的通過(guò)歐盟的轉(zhuǎn)基因?qū)徍恕４送?，很多種魚和其它脊椎動(dòng)物一樣，自身并不能將合成ω-3魚油所需的短前體物有效地轉(zhuǎn)化成ω-3多不飽和脂肪酸。然而，如果將這種能夠富含ω-3魚油的植物種子提取物作為魚飼料去喂養(yǎng)人工養(yǎng)殖的魚類，就可以幫助這些魚從飼料中快速的積累ω-3魚油，最終滿足人類對(duì)ω-3魚油的需求。

    洛桑研究所的科學(xué)家們今年將繼續(xù)在它們的試驗(yàn)農(nóng)場(chǎng)中對(duì)這種轉(zhuǎn)基因亞麻作物進(jìn)行進(jìn)一步的田間試驗(yàn)。這種田間試驗(yàn)很可能會(huì)持續(xù)到2017年。在今年的田間實(shí)驗(yàn)中，他們將種植兩種不同的轉(zhuǎn)基因亞麻作物品種，并同時(shí)種植非轉(zhuǎn)基因亞麻作物用于對(duì)照試驗(yàn)。其中一種轉(zhuǎn)基因品種與這篇文中描述品種一樣，具備同時(shí)合成EPA和DHA兩種ω-3魚油的能力，而另一種轉(zhuǎn)基因亞麻作物品種只能合成EPA而不能合成DHA。隨后科學(xué)家將會(huì)對(duì)這兩種轉(zhuǎn)基因品種進(jìn)行比較，同時(shí)也會(huì)將這兩種轉(zhuǎn)基因品種與他們同時(shí)種植的非轉(zhuǎn)基因品種進(jìn)行比較，最終會(huì)分析他們之間在生長(zhǎng)發(fā)育，開花結(jié)果以及種子大小等各方面表型有沒有什么差異。為了確保試驗(yàn)不會(huì)干擾，這塊用于田間試驗(yàn)的試驗(yàn)田的四周都圍著高2.4米的鐵絲網(wǎng)，以便于避免無(wú)關(guān)人士的進(jìn)入，同時(shí)也可以防止兔子等哺乳動(dòng)物啃食轉(zhuǎn)基因植物。當(dāng)轉(zhuǎn)基因作物開始開花時(shí)，試驗(yàn)田的上方也將覆蓋防鳥網(wǎng)，免得麻雀之類的小鳥吃轉(zhuǎn)基因亞麻種子。

    除了洛桑研究所以外，美國(guó)的孟山都公司也正在開發(fā)可以合成其他種不同ω-3魚油的大豆。但是Napier教授說(shuō)他們研發(fā)的這種通過(guò)亞麻合成的ω-3魚油比孟山都公司研發(fā)的通過(guò)大豆合成的ω-3魚油更接近真實(shí)的魚油?？梢灶A(yù)見，在不久的將來(lái)，這項(xiàng)研究不僅能產(chǎn)生廣泛的社會(huì)效益，而且還對(duì)人類健康有益，同時(shí)還可以推動(dòng)和保護(hù)漁業(yè)和海洋環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。

    參考文獻(xiàn)：

    The first GM oilseed crop to produce omega-3 fish oils in the field, Food security news. 2015, http://www.bbsrc.ac.uk/news/food-security/2015/150708-pr-first-gm-oilseed-crop-omega-3-fish-oils-field/

    An extensive Q&A on Rothamsted Research's GM Camelina project. 2015,

    http://www.rothamsted.ac.uk/camelina/questions-and-answers

    Field trial evaluation of the accumulation of omega-3 long chain polyunsaturated fatty acids in transgenic Camelina sativa: Making fish oil substitutes in plants. 2015,

    http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S221403011500005X

    UK trial shows fish oil could be grown in fields. 2015,

    http://www.ft.com/cms/s/0/e3bf2ac8-248b-11e5-bd83-71cb60e8f08c.html#axzz3fN43Z9i3

    New GM cereal crop produces fish oil in its seeds. 2015,

    http://www.independent.co.uk/news/science/new-gm-cereal-crop-produces-fish-oil-in-its-seeds-10372772.html?origin=internalSearch

    作者周彬彬?yàn)閻蹱柼m都柏林大學(xué)博士后，專業(yè)方向：麥類作物抗病育種。