未來油料作物育種--馴化、遺傳改造（2020.1.25 Plant Biotechnology Journal)

2020年1月23日，Current Opinion in Plant Biology在線發(fā)表了瑞典農(nóng)業(yè)科學(xué)大學(xué)（SLU）植物育種系Rodomiro Ortiz教授綜述文章“Oil crops for the future”。Rodomiro Ortiz教授從事基因研究和植物育種。他在自花授粉和異花授粉物種方面經(jīng)驗(yàn)豐富，這些物種具有二倍體和多體遺傳性，有性和無性繁殖，以及每年和多年生的產(chǎn)量形式，這些經(jīng)驗(yàn)為他提供了良好的植物育種和遺傳學(xué)的概念基礎(chǔ)，以及有關(guān)植物的可持續(xù)利用以及作物改良中的遺傳資源的知識(shí)。他的工作使用野生物種和地方種質(zhì)來育種，適應(yīng)壓力，利用資源和提高品質(zhì)（引自Reseach Gate）。

農(nóng)業(yè)面臨著巨大的挑戰(zhàn)，包括需要大幅度提高生產(chǎn)力，減少環(huán)境足跡并提供可再生替代品，而這些需求正在通過開發(fā)新的油料作物來解決。馴化獨(dú)行菜屬是一個(gè)值得努力的方向。作為耐寒多年生高產(chǎn)油料作物，使用基因組輔助育種可提供巨大的環(huán)境效益，擴(kuò)大油料作物的地理范圍，并改善農(nóng)民的經(jīng)濟(jì)。此外，深海兩節(jié)薺（CRAMBE ABYSSINICA）的基因工程改造可能會(huì)導(dǎo)致專用的工業(yè)油料作物替代化石油。在植物塊莖和谷物胚乳中將光合產(chǎn)物從淀粉重定向?yàn)橛停蔡峁┝艘粭l途徑來提高油脂產(chǎn)量，以滿足對(duì)食品，燃料和生物材料日益增長的需求。昆蟲信息素成分是在油料種子植物中以經(jīng)濟(jì)高效且環(huán)保的害蟲管理方法生產(chǎn)的，代替了合成生產(chǎn)的信息素。在擬南芥中利用基因工程研究了自噬，以增加作物的適應(yīng)性和油脂積累。

本文闡述了現(xiàn)代育種方法（包括最新的分子工具）和有針對(duì)性的基礎(chǔ)研究如何可以提高植物油的產(chǎn)量，降低生產(chǎn)成本和環(huán)境足跡，并優(yōu)化各種非食品用途的油質(zhì)。該領(lǐng)域先前的研究產(chǎn)生了許多新的油品質(zhì)。近來被取消管制用于商業(yè)生產(chǎn)的的油料作物是一個(gè)例子，這些油料作物具有改變的油品質(zhì)--超高油酸的紅花（safflower）和帶有“魚”脂肪酸（極長鏈的omega-3脂肪酸）的油菜種子。紅花油具有極高的氧化穩(wěn)定性和前所未有的高油酸含量，并且可以用菜籽油代替養(yǎng)殖魚飼料中的魚油，因此可用于許多工業(yè)應(yīng)用。本文的評(píng)論突出了團(tuán)隊(duì)為馴化野生植物L(fēng)epidium spp所做的努力。作為耐寒，多年生高產(chǎn)的油料作物，并將兩行薺屬（Crambe spp）開發(fā)增值油--一種專用的工業(yè)油料作物，以替代化學(xué)工業(yè)中的化石油。本文還描述了如何在塊莖和胚乳中將光合產(chǎn)物從淀粉重新定向?yàn)橛?，從而提供了增加植物油產(chǎn)量的方法，還進(jìn)一步描述了在代謝工程學(xué)的方面的一些嘗試，這些工作使種子油中的昆蟲信息素前體的生產(chǎn)能夠替代當(dāng)今合成的信息素的合成生產(chǎn)，這種信息素具有有效的預(yù)測(cè)和環(huán)保的害蟲管理能力。此外，我們提供了關(guān)于自噬在作物健康和油脂積累中功能的見解。

作者分5個(gè)部分進(jìn)行討論：多年生油料作物的馴化和育種，如何將兩行薺屬（Crambe）發(fā)展為工業(yè)油料作物平臺(tái)，改變谷物和塊莖作物的碳分配以生產(chǎn)油，生物農(nóng)藥：在植物中生產(chǎn)信息素，通過自噬操作增加油產(chǎn)量，最后作者總結(jié)，通過使用現(xiàn)代育種和生物技術(shù)方法的多種策略，滿足消費(fèi)者和工業(yè)對(duì)植物油不斷增長的需求，包括那些包含脂肪酸結(jié)構(gòu)的高價(jià)值應(yīng)用，這些努力也具有更廣泛的社會(huì)意義。