2025年7月12日，西北农林科技大学联合华南师范大学、美国蒙大拿州立大学在《Plant Biotechnology Journal》在线发表重要研究，成功开发出α-亚麻酸（ALA, 18:3）含量最高达69.5%的亚麻荠（Camelina sativa）新种质，创下油料作物ω-3脂肪酸含量的新纪录！该成果为解决人类膳食中ω-3/ω-6脂肪酸严重失衡问题提供了创新性方案。该研究第一作者为农学院博士生李娜，通讯作者为张猛教授。
α-亚麻酸是人体必需的欧米伽3多不饱和脂肪酸，对预防心血管疾病、炎症和癌症至关重要。现代植物油工业为延长保质期，普遍培育高油酸/低亚麻酸品种，导致膳食中ω-6/ω-3比例严重失调（典型饮食比例达15:1，远高于理想值1-4:1）。油料作物种子中亚麻酸合成需要Δ12-去饱和酶（FAD2）和Δ15-去饱和酶（FAD3）相继催化形成，然而，自该两种基因功能鉴定30余年来，其在亚麻酸改良上遇到了诸多障碍。其中最主要的问题是FAD2的转基因共抑制问题（Du等，2019）。为改善油料作物亚麻酸含量，该团队提出三重创新策略：1）双酶协同表达：引入经同义突变优化的拟南芥Δ12-去饱和酶基因AtFAD2sm（克服转基因沉默），叠加甘蓝型油菜Δ15-去饱和酶基因BnFAD3；2）时空精准调控：采用种子特异性启动子（Phaseolin）确保酶在种子发育期高效表达；3）阻断竞争通路：利用基因编辑敲除脂肪酸延长酶基因FAE1，阻止油酸（18:1）向超长链脂肪酸转化，使代谢流定向涌向ALA合成（前期研究证实此突变不影响作物生长）。相关研究策略见图1.
图1. 油料作物中改良亚麻酸的策略
该研究在全基因同义突变（FAD2sm）可以有效克服FAD2转基因共抑制的研究基础上，在拟南芥野生型上联合表达BnFAD3。在确定可行性后，进而在野生型亚麻荠中联合表达，将亚麻酸含量从30%提高到50%。进而在拟南芥fae1突变体中阻断脂肪酸延迟通路后，联合表达FAD2sm和BnFAD3，可以将亚麻酸含量从20%提高到50%。最后，在基因编辑的亚麻荠fae1突变体中，共表达AtFAD2sm+BnFAD3实现亚麻酸含量68.3%（OE 5-1株系），较野生型（31.1%）提升120%，较单过表达FAD3的对照（50%）提升39.4%（图2）。更为重要的是，亚麻酸含量稳定遗传至T4代，含量保持在65.1–69.5%，并且超高亚麻酸的积累没有影响种子含油量、千粒重和发芽率等农艺性状，该材料可以直接应用于生产，并且可以将该方案应用于其油料作物亚麻酸的改良。该成果显著优于此前报道的亚麻荠ALA纪录（50%，Park et al. 2023）及油菜最高值（53%，Liu et al. 2024）。
图2. 在亚麻荠基因编辑突变体fae1中联合表达AtFAD2sm和BnFAD3的脂肪酸含量
这项研究完美诠释了代谢工程‘开源节流’策略——通过阻断竞争途径释放碳流，再以智能基因设计强化目标通路，为油料作物精准育种树立新标杆。该研究得到国家自然科学基金（32171837和32400256）的资助。
原文链接：https://doi.org/10.1111/pbi.70260
编辑：郭超
终审：吴清华
