近日,生命科学学院青年英才杜昶作为通讯作者应邀在国际著名期刊Progress in Lipid Research上发表综述文章“Bioengineering of long-chain polyunsaturated fatty acids in oilseed crops”(油料作物中长链多不饱和脂肪酸的基因工程),华南师范大学生命科学学院为第一署名单位。
长链多不饱和脂肪酸(LC-PUFAs,包括亚油酸和亚麻酸),尤其是超长链多不饱和脂肪酸(VLC-PUFAs,包括EPA和DHA等)对人体健康至关重要,尤其是对大脑发育、心血管健康和免疫系统具有显著益处,但目前主要油料作物(如花生、大豆、油菜籽)中LC-PUFAs含量不足,且无法自然合成VLC-PUFAs。
图1 油脂装配及超长链多不饱和脂肪酸合成途径
本文系统综述了油料作物中通过基因工程技术提高LC-PUFAs含量并合成VLC-PUFAs的最新研究进展。研究者通过从藻类、苔藓、细菌和真菌等生物中筛选并克隆高效酶组合,成功在油菜和亚麻荠等作物中实现了EPA和DHA的生物合成,其中亚麻荠表现出显著的工程化优势,其转基因株系中EPA和DHA含量分别达到总脂肪酸的24%和14%,远超油菜转基因株系的3.7%和0.5%。亚麻荠不仅具备高含油量、强抗逆性、短生育期(85—100天)及低种植成本等优异农艺特性,还因其高效的遗传转化能力成为VLC-PUFAs生物合成的理想平台作物。然而该领域仍面临转基因性状代际不稳定性和代谢流重构导致的油脂积累减少等挑战,为此本文提出了通过AI驱动的蛋白质结构预测工具进行酶的从头设计、优化代谢网络调控、采用多种策略规避基因沉默以提高基因表达稳定性以及强化酰基编辑和脂质组装途径等多维度解决方案,这些创新性策略为突破当前技术瓶颈、推动油料作物中LC-PUFAs和VLC-PUFAs的基因工程实现更高产量和稳定性提供了重要参考。
Progress in Lipid Research是脂质研究领域的国际顶尖期刊(最新影响因子14.0),在中科院期刊分区中位列医学大类一区Top期刊。作为该领域的权威刊物,其聚焦发表脂质代谢及相关领域的高水平综述文章,内容涵盖脂质生物合成、代谢调控、营养健康等前沿研究方向,为学术界和产业界提供重要的理论参考与技术指导。郑州大学杨铮讲师、西北农林科技大学博士生陈阳阳为共同第一作者、华南师范大学生命科学学院杜昶助理研究员和四川大学华西医院唐通博士为本文的通讯作者。西北农林科技大学张猛教授和安徽农科院马世杰助理研究员也参与该工作。该研究得到了国家自然科学基金青年项目和广东省基础与应用基础基金面上项目的资助。
论文链接:https://url.scnu.edu.cn/record/view/index.html?key=09b5586bb938887ca839c44d80cf8b39
撰稿:杜昶
初审:魏秋兰
复审:刘素宁
终审:李新强
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