开发高油酸植物油的主要目的是为了满足对食用油高度稳定性的要求,这样就可免去油脂加工时为增强其氧化稳定性而采用的加氢过程。绝大多数植物油的初始形式是高度不饱和的,例如,棉籽油含有高达60%的亚油酸,尽管亚油酸被认为是一种重要的脂肪酸,而且对降低血液中胆固醇水平有一定作用,但富含亚油酸的植物油是高度不稳定的,当其暴露在空气中或烹调时产生的高温很容易发生过氧化作用,产生一些对健康有害的氧化产物,并伴有难闻的气味。

    油料加工者和食品制造商一直依靠氢化作用来增强油脂的氧化稳定性,以利于食品加工和储存或制造奶油等提供功能性的硬脂肪。氢化作用是一种降低多不饱和脂肪酸并增加饱和或单不饱和脂肪酸的化学过程,这个过程能产生出相当多的不饱和脂肪酸的同分异构体-反式脂肪酸(transfattyacid)。近期的营养学研究证明了食用反式脂肪酸会升高有害低密度脂蛋白(LDL)的含量,却降低对人体有益的高密度脂蛋白(HDL)的含量(Huetal.,1997;Jones,1999)。

    为此我们需要生产那些稳定性强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这个要求。研究表明,油酸是一种单态不饱和脂肪酸,稳定性高,能降低有害胆固醇(LDL),维持有益胆固醇(HDL)的水平。富含油酸的食用油可用于长时间的保存和高温烹调而不易氧化变质。近10年来,研究人员通过对油料种子中微粒体△12脂肪酸脱氢酶基因FAD2-1的修饰表达,改变酶的活性,进而开发出高油酸植物。如通过正义-共抑制作用,降低△12脂肪酸脱氢酶的活性,选育出油酸含量达80%的转基因大豆(Kinneyetal.,1996)。运用相似的技术,将△12脂肪酸脱氢酶基因FAD2-1沉默后可以使甘蓝型油菜(Brassicanapus)和芥菜型油菜(B.juncea)中的油酸含量分别升高为89%和75%(Stoutjesdijketal.,2002)。Chapman等(2001)发现油菜籽中的一个突变遗传因子△12脂肪酸脱氢酶基因FAD2可以抑制棉花(Gossypiumhirsutum)中△12脂肪酸脱氢酶基因FAD2的表达,结果使转基因棉花籽油中含有50%的油酸。研究还发现,应用大豆△12脂肪酸脱氢酶基因FAD2的正义或反义的构建转化植物都可以增加大豆油中的油酸含量,通过核酶诱导同时抑制△12脂肪酸脱氢酶基因FAD2-1和棕榈酸酰基酯化酶palmitoyl-ACPthioesterase基因FatB两个基因的表达,选育出高油酸和低棕榈酸的大豆(Buhretal.,2002)。

    应用RNA干涉基因沉默方法抑制棉花中△12脂肪酸脱氢酶基因FAD2-1的表达后,棉籽油中油酸的含量从正常的15%升高到了77%(Liuetal.,2002a)。油酸升高的同时亚油酸含量从正常的60%下降到4%。而且,棕榈酸虽然是这个生化修饰反应的上游产品,却也大幅地减少,其中的原因尚不完全清楚。在大多数高油酸棉花的生产中,这种新获得的高油酸性状呈显性,符合孟德尔遗传方式。运用基因工程技术选育的高油酸大豆在北美经过多年的大面积栽培试验,目前已经投入商业生产中。这个高油酸大豆品种的特点是在不同的环境中都表现出高度的稳定性。而通过传统方法培育出的高油酸大豆是通过在不同生活环境下的基因突变创造出的,因而具有高度的多样性(KinneyandKnowlton,1998)。现在通过RNA干涉技术生产的高油酸棉花已在澳大利亚进行广泛的种植实验。这种通过基因工程改造的高油酸植物油能抵抗高温,普通的植物油在高温(97.8℃)条件下不断发生氧化作用,仅15个小时就会产生在100meq.kg-1的过氧化物,而高油酸大豆油要经过150个小时才能产生相同数量的过氧化物(KinneyandKnowlton,1998)。因此,高油酸植物油比普通的植物油更加适用于食品加工业。

    近年来,我国也开展了高油酸油料作物的育种研究,尤其是高油酸油菜和大豆的选育。石东乔等(2001)将反义△12脂肪酸脱氢酶基因FAD2序列导入油菜,获得了高油酸(68%)的转基因植株。熊兴华等(2002,2003)克隆了甘蓝型油菜FAD2基因片段并构建了反义表达载体,通过基因枪导入法也获得了转基因油菜。作者所在的实验室目前也正在应用双链RNA基因沉默技术进行高油酸大豆和花生材料的选育研究,通过对大豆和花生种子特异的△12脂肪酸脱氢酶基因FAD2-1的修饰,将改建后的反向重复序列构建到含有种子特异启动子的载体和能够删除抗生素标记基因的共转化载体(含双右侧边界)中。通过农杆菌介导进行基因转移和组织培养,已经获得了转基因大豆和花生T0代和T1代材料,目前正在进行种子油酸含量检测和继代培养,筛选最终无抗生素标记基因的,油酸含量高且产量稳定的株系。