富含歐米伽-3不飽和脂肪酸（ω-3）的魚油越來越受到人們的熱捧，但受產(chǎn)量限制，ω-3魚油的價格一直居高不下。試想如果可以通過種植油料作物，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，英國洛桑研究所（Rothamsted Research，UK）的科學(xué)家們在《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：他們通過一年的田間試驗發(fā)現(xiàn)，通過利用轉(zhuǎn)基因亞麻油料作物薺藍（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，同時它們也是被各個醫(yī)學(xué)團體公認(rèn)的對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。如今，人體獲得EPA和DHA的主要途徑是通過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），但盡管同為長鏈多不飽和脂肪酸，ALA有個明顯的缺點：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捕食其它海洋生物（海藻）來積累ω-3魚油，而人工喂養(yǎng)的海洋魚類則可以通過投喂魚粉或者其它含有魚油的飼料來積累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，全球超過一半的水產(chǎn)品消費來自于人工的水產(chǎn)養(yǎng)殖。越來越越多人選擇消費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源提供了一種可能。他們的研究結(jié)果顯示：通過轉(zhuǎn)基因的方式改造油料作物薺藍，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自海洋的壓力。
由英國政府支持的“生物技術(shù)與生物科學(xué)研究理事會（BBSRC）”資助了該項目的研究工作。這種轉(zhuǎn)基因亞麻作物的開發(fā)者之一，洛桑研究所高級研究員，Olga Sayanova博士認(rèn)為第一年田間試驗結(jié)果非常可喜。
最初，他們在一種能夠進行光合作用的海洋微生物（海藻）中發(fā)現(xiàn)了7個可以用于合成ω-3魚油的基因。有人可能會想，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)過多年的研究，他們最終將這7個合成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，但是仍然需要通過規(guī)模化的田間試驗來進一步證明這種可以高效合成ω-3魚油的特性對作物本身的生長和產(chǎn)量沒有任何不良影響。他們通過一年的田間種植和監(jiān)測發(fā)現(xiàn)：這種轉(zhuǎn)基因的亞麻作物相對于非轉(zhuǎn)基因亞麻作物而言，轉(zhuǎn)基因亞麻在萌發(fā)，生長，開花，結(jié)果以及種子的大小，上沒有任何表型上的差異。
項目主持人、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。因為現(xiàn)有的已經(jīng)經(jīng)過田間試驗的轉(zhuǎn)基因作物大多是轉(zhuǎn)入了某個抗病，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個相關(guān)基因。
Napier教授認(rèn)為這是一個里程碑式的時刻，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。因為在起始階段這種富含ω-3魚油的亞麻籽油不會直接賣給消費者，而是會將這種富含ω-3的亞麻提取物作為飼料添加劑來喂養(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更容易更快捷的通過歐盟的轉(zhuǎn)基因?qū)徍恕４送猓芏喾N魚和其它脊椎動物一樣，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)在它們的試驗農(nóng)場中對這種轉(zhuǎn)基因亞麻作物進行進一步的田間試驗。這種田間試驗很可能會持續(xù)到2017年。在今年的田間實驗中，他們將種植兩種不同的轉(zhuǎn)基因亞麻作物品種，并同時種植非轉(zhuǎn)基因亞麻作物用于對照試驗。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)家將會對這兩種轉(zhuǎn)基因品種進行比較，同時也會將這兩種轉(zhuǎn)基因品種與他們同時種植的非轉(zhuǎn)基因品種進行比較，最終會分析他們之間在生長發(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。為了確保試驗不會干擾，這塊用于田間試驗的試驗田的四周都圍著高2.4米的鐵絲網(wǎng)，以便于避免無關(guān)人士的進入，同時也可以防止兔子等哺乳動物啃食轉(zhuǎn)基因植物。當(dāng)轉(zhuǎn)基因作物開始開花時，試驗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教授說他們研發(fā)的這種通過亞麻合成的ω-3魚油比孟山都公司研發(fā)的通過大豆合成的ω-3魚油更接近真實的魚油。可以預(yù)見，在不久的將來，這項研究不僅能產(chǎn)生廣泛的社會效益，而且還對人類健康有益，同時還可以推動和保護漁業(yè)和海洋環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。
參考文獻：
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
作者周彬彬為愛爾蘭都柏林大學(xué)博士后，專業(yè)方向：麥類作物抗病育種。
日期：2015-07-30
