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)凇洞x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(méi)有任何區(qū)別
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熘膃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。
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)果非常可喜。
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(méi)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)模化的田間試驗(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(méi)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(méi)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。或許首先將這種轉(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送猓芏喾N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(méi)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。可以預(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。
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