油菜高油酸研究现状.doc

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1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流油菜高油酸研究现状.精品文档.油菜高油酸研究现状张振乾，官春云项目基金：国家自然科学基金“基于蛋白组学的油菜高油酸关键基因鉴定研究”(31201240)，863计划“高产优质多抗油菜分子育种与品种创制”(2012AA101107-3)。张振乾（1977-），男，博士。E-mail：zzq770204。官春云（1938-），男，教授, 博士生导师，湖北荆州人，从事油菜育种、栽培研究。E-mail：guancy2011（湖南农业大学农学院，长沙 410128）摘 要：高油酸油菜是目前国内外育种研究的一个重点和热点，本文综述了高油酸油菜的发展现状、

2、遗传育种研究及生产应用情况等，并对今后发展提出看法。关键词：油菜，高油酸，酸脱氢酶基因中图分类号: S565.403.2 文献标识码: A 文章编号: The Advance of High Oleic Acid Rapeseed ZHANG Zhen-qian, GUAN Chun-yun (Hunan Agricultural University,Changsha, Hunan Province, 410128.China)Abstract: High oleic acid rapeseed is one of the hotspots of rapeseed breeding. The

3、 current development of high oleic acid rapeseed in the world, the study of rapeseed breeding and its production applications were reviewed in this paper. Finally, several advices were proposed to acceralare the development of high oleic rapeseed. Key words: rapeseed, high oleic acid, FAD2 高油酸油菜是种子中

4、油酸含量大于75%的油菜品种，高油酸菜油具有以下优点：降低超重人群的心血管疾病1和血浆中的低密度脂蛋白胆固醇含量2，有利于人体心血管健康3，对心脏起保护作用4。高油酸油在高温下不易氧化变质，保质期长5，加热到较高温度时不冒烟，烹饪时间减少，损耗也较少，非常适用于家庭烹调及要求存放时间长的快餐食品类和糕点类6；同时，其煎炸产品还拥有优良的香味7。用高油酸油生产的生物柴油稳定性强，点火温度低，冬季操作性能好8。为了更好的发展高油酸油菜，促进油菜产业的可持续发展，本文综述了高油酸油菜研究的最新进展，归纳了目前高油酸油菜研究的一些情况，并提出了一些建议和意见。1油菜高油酸发展现状1.1 国外油菜高油酸

5、发展情况1992年，Auld DL等9利用EMS诱变获得世界上第一个油菜高油酸突变体。1995年，第一个品种（油酸含量81%）由Rcker和Rbbelen选育成功10。1992年，芬兰开始白菜型油菜的高油酸育种11研究。2004年，欧洲第一个获得注册的HOLL油菜品种“SPLENDOR”（油酸含量76.48%）问世12，随之，V140OL、V141OL、V161OL（油酸含量高于75%）等高油酸常规品种相继推出，主要用于订单农业生产13。2004年，加拿大Cargill种子公司CNR604(油酸含量75%)、CNR603(油酸含量85%)等品系参加品比试验14。2006年，澳大利亚投放了两个高

6、油酸品种，2007年又推出替代品种15。 1.2 国内高油酸油菜发展情况我国高油酸油菜研究从本世纪初才开始，但与国外相比发展较快，湖南农业大学、华中农业大学及浙江农科院等育种单位都开展了品种培育及分子机理方面的研究。湖南农业大学采用辐射诱变方法得到高油酸突变体16，通过多年的定向培养，已经得到48个性状稳定的高油酸品系，2个材料参加区试；与湖南省春云农业科技股份有限公司和湖南盈成油脂工业有限公司合作，2012年两个公司各自种植双低高油酸油菜1000亩。华中农业大学2012年在江陵县马家寨乡建立高油酸油菜籽生产基地。浙江省农业科学院培育出油酸含量接近80%的新品系浙油20，还推出了“爱是福”高油

7、酸健康菜籽油17。安徽省农业科学院作物研究所2011年与大平集团和巨兴大平油料合作社合作，由巨兴大平油料合作社生产试种高油酸油菜。但迄今尚无高油酸油菜品种在生产上大面积应用17。2. 高油酸油菜育种研究情况2.1 常规方法一般常用定向选择或与含高油酸性状材料杂交的方法培育高油酸油菜，具体如表1。表1 常规方法培育高油酸油菜的研究Table 1 The study of cultivating high oleic acid rapeseed by the traditional methods方法结果文献白菜型油菜材料进行4代定向选择从起始选择材料油酸含量69%达到85-90%。11高油酸品种

8、Expander(油酸含量81%)后代通过连续的正向系统选择可选出更高油酸的品种。18高油酸突变系和其它高油酸基因型材料杂交油酸含量达86% 的品种。19品系40068、39754(油酸含量为69.6%、69.9%)作母本，品种Drakon和品系32577(油酸含量为67.9%、65.8%)作父本经7代系统选择，获得24个单株，油酸含量高达82.1%-83.5%。20高油酸材料（油酸含量为77.2%、78.4%）与ogura CMS和恢复系杂交得到油酸含量为75-79%的材料。21油酸含量75%的突变体和油酸含量62%的野生双单倍体杂交后代早期阶段通过体外小孢子培养得到油酸含量75%以上的材料

9、。22同时，可通过将叶片置于含有次氯酸钠和吐温的混合溶液中，观察叶片氧化变白的快慢，在早期阶段区分油菜正常株系和具有高油酸性状的FAD2基因突变体23。此外，高建芹等24研究发现，除花期外，各生育期营养器官与生殖器官中的油酸相对含量呈极显著正相关，育种上可通过检测营养器官油酸含量来预测和筛选种子高油酸含量的材料。2.2 诱变方法诱变方法是当前高油酸油菜育种研究的主要方法，包括物理诱变和化学诱变，大多数高油酸突变都是由“A”插入或氨基酸替代引起的25，主要有两个突变机制：一是控制油酸脱饱和生成亚油酸的12-油酰脱饱和酶基因FAD2中发生了一个或多个核苷酸突变，产生了终止密码子，导致翻译过程中肽链

10、的过早终止，使所翻译的多肽不能作为有活性的脱饱和酶起作用，油酸因此不能脱饱和生成亚油酸而大量积累16,26；二是FAD2基因中的核苷酸突变引起所编码的12-油酰脱饱和酶FAD2中氨基酸的改变，影响蛋白质的折叠和空间结构，进而影响酶的活性或酶与底物结合的能力，最终导致高油酸突变体的产生27-29。2.2.1 化学诱变化学诱变产生点突变的频率较高，诱发染色体畸变相对较少且多为显性突变体，对油料作物脂肪酸品质改良具有一定的特异性30。化学诱变多采用甲基磺酸乙酯(EMS)，Auld DL等9利用EMS诱变，分别获得了油酸含量88%以上的甘蓝型油菜突变体X-82 M3、M4株系及亚油酸、亚麻酸含量大幅降

11、低的白菜型油菜突变体M-30，将M-30与低芥酸亲本Tobin杂交，F4株系油酸含量超过87%。Rcker和Rbbelen利用诱变方法培育出高油酸品种Expander（油酸含量达81%）31，诱变甘蓝型冬油菜品种Wotan，使得油酸含量由60.3%提高到80.3%32。Spasibionek S33用EMS处理甘蓝型冬油菜种子，对脂肪酸组成发生显著变化的M2代种子再次处理，筛选出2个油酸含量76%左右的突变体。本实验室用1.5%的EMS处理甘蓝型油菜品种“湘油15号”，从M2代筛选到一株油酸含量达71%的高油酸植株26，多代自交筛选后得到油酸含量80%以上的材料。黄永娟等30也进行了EMS诱变

12、的研究。此外，还有利用其它诱变剂获得高油酸材料的研究。加拿大通过8 mM亚硝酸乙酯的二甲亚酸溶液处理油菜品种Regent Topas和Amdor，获得油酸含量为78%的突变系34。和江明等35用秋水仙碱溶液处理经200 mg/kg EMS诱变的甘蓝型油菜小孢子24 h，用NLN 13培养基进行小孢子培养，得到了一份油酸含量为80.3%的突变材料。2.2.2 物理诱变物理诱变一般采用60Co照射。官春云等16用8-10万伦琴60Co射线辐射湘油15干种子，对辐射后代进行连续选择。由于高油酸突变体FAD2基因中DNA分子中发生鸟嘌呤转换为腺嘌呤，经过几个世代才能完成，因此直到M5多数植株油酸含量7

13、0%以上，最高油酸含量达93.5%。此外，西南大学利用航天诱变方法也获得了油酸含量为87.22%的甘蓝型油菜突变体36。2.3 基因工程方法在植物体内，12-油酰脱饱和酶FAD2是油酸合成与积累的重要调控位点37。目前常用反义表达和RNA干扰(RNA interference，RNAi)等38方法对其进行调控，以获得较高的油酸含量，尤其是RNA干扰技术，在拟南芥中证明了其作用后39，在油料作物脂肪酸组成改良方面获得了突破性进展40，相关研究见表2。表2 利用基因工程技术获得高油酸材料的新进展Table 2 The current study of high oleic rapeseed mat

14、erials obtained by gene engineeing technology方法实验材料获得结果文献反义表达甘蓝型油菜获得了油酸含量83.3%的品系8，它和另一个突变体油菜IMC129(油酸77.8%)杂交，培育出油酸含量达88.4%的油菜新材料。41甘蓝型油菜油酸含量提高到85%。42甘蓝型油菜获得了油酸含量为78%的韩国转基因油菜Tammi。43油菜子叶柄内获得了转基因植株。44RNA干扰甘蓝型油菜油酸含量达到89%。45甘蓝型油菜构建了甘蓝型油菜FAD2基因的ihpRNA表达载体，获得转基因植株，19个单株种子油酸含量大于75%，有11个油酸含量大于80%。46-48甘蓝型

15、油菜油酸含量83.9%的无筛选标记转基因油菜新种质，且这种新种质未表现出高油酸突变体的一些不良农艺性状。49低芥酸转基因株系和甘蓝型油菜FAE1基因和FAD2基因的协同干涉，获得了高油酸（油酸含量75%）、低芥酸和低多不饱和脂肪酸的转基因材料。50甘蓝型油菜（本实验室研究）油菜试管苗的带柄子叶为外植体，得到9株抗PPT苗。51构建了甘蓝型油菜FAD2、FAD3、FATB基因共干扰载体，转入甘蓝型油菜中双9号，2株油酸含量在75%以上。52构建了FAD2与FAE1基因双干扰载体，获得144个抗性再生植株。53转基因植株FFRP4-4油酸含量提高到85%，F1代种子油酸含量在80%以上，饱和脂肪酸

16、10%，芥酸未检出。542.4分子标记辅助选择利用与控制油酸含量的基因紧密连锁的分子标记对携带有高油酸基因的植株进行早期选择34，可以减少大田选择的工作量，增加育种的选择反应和成本效益55。目前，已鉴定的油酸含量有RAPD(random amplified polymorphic DNA，随机扩增多态性DNA)、SNP (singlenucleotide polymorphism，单核苷酸多态性)，SSR (Simple Sequence Repeats，简单重复序列)和AFLP(amplified fragment length polymorphism，扩增片段长度多态性)等标记。2.4.

17、1 RAPD标记Tanhuanp P等56在白菜型春油菜中发现8个RAPD标记与油酸含量有关，其中最合适的标记是OPH-17，这些标记也位于LG6并与油酸位点相应的FAD2基因。Sharma R等57利用芥菜型油菜重组自交系发掘出7个与油酸含量显著相关的RAPD标记，其中3个标记在连锁群LG9上连锁，另外各有2个标记在连锁群LG1和LG17上连锁。将2个油酸含量QTL作图在连锁群LG9和LG1上，2个位点总共解释32.2%的油酸含量变异，其中连锁群LG9上的主要QTL解释油酸含量变异的28.5%，定位于RAPD标记OPF 081000和OPI 101000之间。Javidfar F等58在甘蓝

18、型油菜中鉴定出6个相互独立的油酸含量RAPD标记，其中UBC2830解释43%的油酸含量遗传变异。2.4.2 SNP标记Hu X等27发现甘蓝型油菜FAD2突变基因中发生了单核苷酸变异，基于这一单核苷酸差异，开发了FAD2突变等位基因特异的SNP标记并在连锁群N5上作图，该图可解释76.3%的油酸含量变异。Tanhuanp P等28开发了一个白菜型春油菜油酸含量相关的SNP标记，发现野生型和高油酸的FAD2基因位点只有一个核酸序列差异，导致一个氨基酸改变，与Tanhuanp P等56的研究一致。SNP标记对油酸含量选择比SCAR标记更为有效58，而且，采用PCR产物直接染色而不是电泳的方法可使

19、等位基因特异检测进一步简化。Falentin C等60根据突变体和野生型等位基因的序列差异，开发两个SNP标记，分别对应FAD2C基因和FAD2A基因的突变。Qingyong Yang等61以SW Hickory（油酸含量大约为78%）JA177（油酸含量64%）F1花蕾进行小孢子培养获得DH群体。QTL定位表明，控制油酸含量的主效QTL位于甘蓝型油菜的A5连锁群上，可解释89%的表型变异。2.4.3 SSR标记王欣娜62以低油酸高亚麻酸10L421和高油酸低亚麻酸10L422亲本杂交获得的F2群体为材料，在A1、A5、Cl和C5连锁群定位到油酸含量相关的标记，其中A5和A1连锁群上的标记分别

20、解释18.6%和9.5%表型变异。刘列钊等36对航天诱变高油酸突变体材料系进行标记，发现A05和A01染色体上的FAD2位点发生双隐性突变，两位点对表型的遗传变异贡献率分别达到31.1%和29.4%，为主效位点。陈伟等63在SWHickoryJA177产生的SJDH群体的A5染色体上定位到1个控制油酸含量的主效QTL，可解释油酸表型变异的85.3%；并利用该QTL两侧的SSR标记BRMS007和BRGMS630进行辅助育种，获得了油酸含量高且遗传背景基本恢复为JA177的改良单株。Zhao J等64以德国冬油菜品种“Sollux”和中国高油材料构建DH群体作图，发现7个油酸含量相关的QTL，解

21、释59%的遗传变异。Smooker AM等65的研究表明SSR标记比区间作图法和多个QTL定位方法更有效。本实验室用高油酸油菜品系HOP和甘蓝型油菜湘油15为父母本，在A5和C5连锁群上各检测到1个油酸含量主效QTL，这2个QTL能解释60%-70%油酸含量变异，其中位A5连锁群的QTL效应值较大，与FAD2基因紧密连锁66；在N5连锁群上标记分析发现1个控制油酸的QTL，处于CNU398与CN53之间，LOD值为4.83，贡献率达到59.37%67；构建了导入A5、C5两个油酸QTL及只分别导入一个油酸QTL的BC2F1株系，背景回复率达90%以上68。2.4.4 AFLP标记Lionnet

22、on E等69筛选到2个油酸含量QTL，位于连锁群LG2上E4M1_4处的QTL解释51.8%的油酸含量变异，位于连锁群LG6上E1M2_6处的QTL解释9.5%的油酸含量变异。Schierholt A等19对来自7488DH11.4Samoutai后代进行AFLP分子标记研究，筛选到3个引物组合(E32M61、E38M62、E35M62)，在亲本系及群体种子之间各表现为一个多态性带。将这3个AFLP标记(E32M61-141、E38M62-358、E35M62-256)用于F2群体作图，发现它们与高油酸等位基因连锁。最紧密连锁的AFLP标记E32M61-141距高油酸位点3.7 cM，可用于

23、对高油酸性状分子选择的标记。在Brassica基因组中fad2位点在A基因组第15个连锁群上，在油菜LG15中的fad2位点是一个作用拷贝（图1）。图1 利用HO突变体群体构建的遗传连锁图(Schierholt A et al. 2000)Fig 1. 2ac Alignment of the linkage groups with the HO mutation of the mapping populations: a 7488DH 11.4 Samourai, b 19661 DH 11.4 Samourai, c the corresponding LG15 of the mappin

24、g population DH 11.4 SamouraiDH Mansholts Hamburger Raps of Uzunova et al. (1995) with integrated AFLP markers(Ecke et al. unpublished results)2.4.5 其它方法此外还有利用TRAP(target region amplified polymorphism，利用靶位区域扩增多态性)70和RFLP（Restriction Fragment Length Polymorphism，限制性内切酶片段长度多态性）71等方法对油酸含量进行的标记。3. 遗传规律O

25、lsson在1953年即开展提高油菜种子含油量的遗传育种研究工作，此后不少科学家先后从育种、栽培、生态等多方面开展了提高含油量的研究。油酸含量既受硬脂酸和亚油酸含量影响。促进油酸减饱和基因有两个：FAD2基因(存在内质网中)和FAD6基因(存在叶绿体中)34(图2)。油酸含量从60%到近90%不等的事实也说明高油酸性状遗传比较复杂。图2 脂肪酸生物合成示意图Fig 2. The figure of fatty acid synthesis近年来有大量高油酸遗传特性方面的研究，如表3所示。表3 高油酸遗传特性研究Table 3 The study of genetic characteristi

26、cs on high oleic acid rapeseed主要观点试验材料结果文献多基因控制甘蓝型油菜突变体基因为1个主基因和3个或更多的微效多基因。19甘蓝型油菜品种湘油15多基因控制。72低油酸10L421和高油酸10L422杂交F2群体2个主效位点控制的数量性状。628个高油酸突变体油酸的变异用两个突变位点HO1和HO2来解释，两个位点主要表现为加性效应，仅仅有不显著的显性效应，并且没有上位性效应或母性效应，HO1位点与fad2等位。73甘蓝型油菜突变体多基因控制。74甘蓝型油菜杂交组合80878108以主基因遗传为主；以加性效应和上位性效应为主，显性效应比较小。754个高油酸品系和4

27、个常规品系有累加作用，不受母性遗传的影响。76甘蓝型杂交品种华双三号由母本植株基因型控制。77甘蓝型冬油菜高油酸突变体一个突变位点主要在种子中表达；另一个突变位点在种子、叶片和根系中表达，两个位点主要为加性效应。78高油酸新株系(69%) 291x中油821组合(油酸57%)低油酸对高油酸不完全显性，高油酸由一对隐性主效基因控制。79高油酸突变体N2-3591与低亚麻系N2-4961、高芥酸HF-186回交两个等位基因位点控制。80高油酸品系Y520与中油酸品系08T15组合2对主基因效应主要为加性效应和上位性效应，油酸的遗传率较高。81高油酸10L422与中油酸10L421杂交F2群体多基因

28、控制。82航天诱变的高油酸F2群体A5和A1染色体上的FAD2是控制该突变体材料高油酸性状变异的主效位点。36多基因控制，受环境影响高油酸品系04-863和低油酸品系湘油15号自交系04-102069%-71%由遗传差异引起，29%-31%由环境差异引起。83低油酸扬6026和高油酸突变自交系HO05的杂交后代高油酸性状由2对主效基因控制，36.84%是由环境的变化引起的；无细胞质遗传效应。84高油酸品系Y539与中油酸品系L121杂交后代主基因遗传为主，环境对甘蓝型油菜油酸含量影响比较大。2对主基因累计效应相等；油酸低含量对高含量呈部分显性。85单基因控制较高油酸的突变体N2-3591与低油

29、酸含量品系C-101高油酸为显性，F2种子分离比例为31，在与N2-3591回交后(BC1)分离比例为11，油酸属单基因遗传。86高油酸(69%)新株系291、奥罗(油酸含量57%)油酸含量呈连续分布，由单基因控制。80由表3可以看出，高油酸遗传特性研究主要有3种观点：多基因控制，多基因控制、环境影响及单基因控制三种。大多数研究认为油酸遗传特性由多基因控制，本实验室的研究得到相同结果。4. 高油酸油菜研究4.1 农艺性状研究Hitz WD等41发现，高油酸突变体IMC129(油酸含量77.8%)农艺性状较好，但再次突变（油酸含量87%）后，植株农艺性状较差，可能是由于该突变体叶片和根系等器官中

30、的油酸含量相应提高，使其在较低温度下种植时会出现明显的生长发育障碍，也有可能是由于FAD2基因突变改变了叶片表面蜡的沉积结构并增大了叶片表层的溶液渗透性23。周银珠81研究发现，高油酸性状对油菜主要农艺产量性状没有明显的不利影响。本实验室研究也发现，高油酸品系与普通油酸品系间差异未达到显著水平87。Guguin N等13报道，HOLL杂交种产量比HOLL常规种高15%以上，最好的HOLL杂交种产量与当家双低杂交种非常接近。油菜种子油酸含量与种子产量呈负相关，目前还不是很清楚，产量降低的具体原因，但现在鉴定的有些品系(组合)产量降低并不明显34，可通过育种的努力来补偿产量的降低3,74。Antj

31、e Schierholt等88发现高油酸冬油菜（油酸含量大于75%）产量与叶子和种子中的油酸含量负相关，油酸含量高会延迟种子发芽。4.2油酸与含油量及其它脂肪酸含量之间关系的研究Mllers C等认为油酸含量和含油量呈正相关74，可提高0.6%含油量88，而Zhao J等64也认为脂肪酸组分与含油量之间有密切关系。但Smooker AM等65及本实验室的研究都认为高油酸油菜的油酸含量与含油量并无线性关系。因此，油酸含量与含油量之间的关系仍需进一步研究。油酸含量与其它脂肪酸含量间关系的研究较多，但目前尚无一致结论。Zhao J等64认为油酸含量与芥酸、亚油酸含量和含油量负相关。阎星颖82发现油酸

32、与其他脂肪酸呈极显著负相关；尚国霞85发现硬脂酸与油酸含量呈正相关，棕搁酸与油酸含量呈负相关，亚油酸、亚麻酸呈极显著负相关；Guy C. Barker等89发现芥酸含量对油酸含量有显著影响。4.3环境及栽培因素对高油酸性状的影响油酸由一些主效基因控制遗传性状（99%）65，在种子中的油酸含量在不同环境下均能稳定表达90,91，高油酸性状表达是稳定的78，同时还受到环境及栽培因素影响。4.3.1 O3对油酸含量的影响Karine V等92研究了对流层O3升高对春油菜（甘蓝型油菜品种）的影响，在一个开顶式气室进行了3年试验。在整个生长季节，每天有8 h，O3浓度比环境浓度的增加20和40 ppb。

33、结果显示：O3浓度对春油菜种子质量特性有影响，其中油酸含量显著降低。本实验室研究也发现低温处理会导致油酸减饱和反应的活性降低。4.3.2 栽培措施对油酸含量的影响A Baux等93发现，HOLL冬油菜品种产量低于常规品种，但与品比试验预期值接近，农民在采用适当的栽培管理措施对决定油菜最终品质起到关键性作用。本实验室发现，氮肥施用量与油酸含量负相关；在一定范围内，施用磷肥、钾肥有利于油菜油酸含量的提高，过量则降低油酸含量；硫肥施用量与油酸含量正相关94。4.4生物学机制研究4.4.1 FAD2基因相关研究FAD2基因是油酸合成的关键基因，提高油酸含量可通过降低油酸脱氢酶FAD2的活性来获得41，

34、FAD2基因是功能保守的基因，各物种之间的序列具有较高的相似性82。梁会娟等95,96构建了油菜FAD2基因的RNAi植物表达载体。Qingyong Yang等61在高油酸亲本SW Hickory中BnaA.FAD2.a(LG A5)拷贝发现一个4 bp的插入，该突变造成开放阅读框的移码，最终导致提前终止密码子，属于一种新的高油酸等位基因。BnaA.FAD2.a基因在脂肪酸合成最为旺盛的种子发育中后期(14-25 d)表达量急剧上升，为营养生长时期的7-20倍。Suresha GS等97发现，FAD2基因表达量与早期的开花后15天和晚期开花后45天种子发育阶段相比，开花后30天表达量上升。低温

35、处理下表达量提高1倍以上，较高温度处理上升3倍以上。彭琦等98研究发现油菜授粉后25-40 d为油酸形成期；肖钢等99利用近等基因系材料授粉后25 d种子构建了SSH文库，得到480个克隆，其中88个基因为油酸含量的上调基因，18个为下调基因，大部分基因与代谢和调控相关；张振乾等100构建了授粉后25 d种子的均一化文库，滴度为2.61106 cfu/mL，重组率100%，插入片段长度在800 bp-2000 bp。此外，陈松等101发现W-4的T2代单株的基因组含有一个T-DNA拷贝，T-DNA左边界序列完全整合到油菜基因组中，仅有1个碱基由G转换成了A，而右边界则缺失了包括RB borde

36、r在内的62个碱基。4.4.2 FAD2基因拷贝数的研究FAD2基因以多拷贝形式存在，不同拷贝之间在碱基序列和氨基酸序列上存在一定差异72。多拷贝现象对分子育种有不利影响，如在转基因植物中，插入外源基因的拷贝数过多，则会导致表达不稳定甚至转基因沉默现象102,103。相关研究如表4所示。 表4. 油菜FAD2基因拷贝数的研究Table 4. The study on the number of fad2 gene copies of rapeseed材料结论文献甘蓝型油菜2个拷贝。26，433个拷贝。29甘蓝型油菜为异源多倍体，至少有4个拷贝。364个拷贝。61，6611个拷贝，分为两类，不同

37、拷贝之间碱基序列和氨基酸序列存在一定差异。72BnFAD2-a和BnFAD2-b两类，BnFAD2-a拷贝数大于BnFAD2-b拷贝数，BnFAD2-b在高油酸亲本中的拷贝数大于低油酸亲本。82根据Southern杂交带推测甘蓝型油菜每个单倍体基因组中有4-6个拷贝。104白菜型油菜2个FAD2基因。61芥菜型油菜Southern杂交带推测至少有2个拷贝963类(Bjfad2a，Bjfad2b，Bjfad2c)105由表4可知，目前多认为油菜FAD2基因为多拷贝，但具体的拷贝数仍需进一步研究。4.4.3 基因芯片方面研究官梅等106采用基因芯片技术检测到差异表达基因562个，上调表达基因194

38、个，下调表达基因368个，以基因芯片中油菜上调基因NM_100489和下调基因NM_130183为材料，用实时荧光定量方法验证基因芯片的结果，二者完全相符。丙酮酸激酶、果糖二磷酸、酰基传递/酰基ACP硫脂酶、作用于酯键的水解酶、9硬脂酰-乙酰载体蛋白去饱和酶(ADS1)、9酰基-油脂减饱和酶2(ADS2)、-3脂肪酸减饱和酶(FAD3)等被鉴定为差异表达基因。硬脂酸(18：0)减饱和形成油酸的FAD1基因在表达时明显上调，可能在油酸合成中也发挥重要作用。本实验室采用超表达方法进行后续研究发现，SAD（FAD1）和FAD3基因对油酸形成积累确有一定影响（结果待发表）。4.4.4 蛋白质组学方面研

39、究本实验室还以湘油15品种（对照）和高油酸油菜7天幼苗为材料提取蛋白质，进行双向电泳分析，共发现277个差异点，126个点的差异在2-4倍之间，对其中50个点进行MALDI-TOF/TOF 4800串联质谱分析，42个差异点鉴定成功，分别为磷酸核酮糖羧化酶（23个）及其前体蛋白（4个），黑芥子酶（2个），ATP合酶亚基蛋白（4个），叶绿体a/b结合蛋白（2个）及其它蛋白(7个)，并对差异蛋白对应的基因（15个）进行荧光定量PCR验证，有4个基因的表达量在高油酸油菜幼苗中增加，3个降低（结果待发表）。5 当前高油酸油菜发展中的主要问题5.1对高油酸油菜认识不全面首先，片面以为油酸含量高即为好油，

40、忽视了亚油酸、亚麻酸等必需脂肪酸和棕榈酸的作用，这些成分为对人和菜油的品质十分重要。此外，还需重视油中多酚等物质的重要作用。5.2高油酸油菜育种研究进展缓慢国内外双低油菜从育成到实现双低化均为10多年时间，而高油酸油菜于1995年世界上第一个高油酸品种10问世至今，国外有报道的品种不足10个，国内尚无品种，进展较为缓慢。原因主要为：品种适应性，增产潜力还在进一步研究，已有优异育种材料参加区试。企业新产品的推出和广大市民对高油酸菜油认识的提高还需一定时间。宣传不够，今后应从发展高油酸油菜有利于保障我国食用油安全，提高国民健康水平和企业产品提质等方面进行宣传。5.3 高油酸遗传改良途径有待进一步拓

41、宽目前培育高油酸油菜主要采用化学诱变方法，但也有研究表明辐射16或太空诱变36方法也可得到性状稳定的高油酸油菜材料，这为诱变育种提供了新的思路。分子标记育种方法有RAPD标记、SNP标记、SSR标记和AFLP标记等，SNP标记被称为第三代DNA分子标记技术，有望成为最重要、最有效的分子标记技术，在分子育种中广泛应用。5.4油菜高油酸生物学机理研究需进一步加强目前多数研究认为，油菜高油酸性状遗传主要受基因型影响，为多个基因控制19,36,62,72-82，甘蓝型油菜控制油酸性状的主效基因位于A5连锁群63,66,68,98，但刘列钊等36在A5、C5连锁群上都发现了主效基因，可能是由于育种材料不

42、同引起的，因此在今后的研究中也要综合考虑不同的材料。此外，高油酸遗传性状还受环境83-85,92和栽培措施93,94影响等方面的研究都还需进一步加强。此外，油酸合成的关键基因的研究多集中在FAD2基因16,26-29,43-54,56,101，FAD2基因为多拷贝26,29,36,43,61,66,72,82,96,105，有一些拷贝是无功能的假基因107，但具体拷贝数的多少及各个拷贝的功能仍需要进一步研究。油脂的积累和脂肪酸的合成是一个庞大的网络108，FAD2基因表达机理与很多因素有关109，所以在继续探索FAD2基因的调控表达作用机理的同时，还要进一步研究十六碳烯酸、二十碳烯酸含量89,

43、106及芥酸含量65,89对油酸含量积累的影响作用。6. 今后建议（一）加快品种培育进程要综合利用各种育种方法及分子标记技术，同时结合一些早期鉴定的方法辅助育种，加快育种进程。（二）弄清油酸合成的分子机理深入研究FAD2基因对油酸合成的调控作用，包括其拷贝数及每个拷贝的功能等；同时搞清其它脂肪酸合成对油酸的影响。（三）利用各种新技术进行新基因发掘充分利用即将完成的油菜基因组测序结果，采用基因组学和蛋白质组学新技术，研究基因表达谱变化情况，结合生物信息学分析，发掘出FAD2以外影响油酸合成的新基因。（四）加快推广开发进程种子管理部门重视高油酸油菜区域试验，尽早推出能在生产上应用的品种，然后组织推

44、广应用。参考文献1 Iwona Rudkowska, Catherine E Roynette, Dilip K Nakhasi, et al. Phytosterols mixed with medium-chain triglycerides and high-oleic canola oil decrease plasma lipids in overweight menJ. Metabolism Clinical and Experimental, 2006, 55: 391-3952 Grundy SM. Composition of monounsaturated fatty ac

45、ids and carbohydrates for lowering plasma cholesterolJ. N. Eng. J. Med., 1986, 314: 745748.3 Nicolosi RJ, Woolfrey B, Wilson TA, et al. Decreased aortic early atherosclerosis and associated risk factors in hypercholesterolemic hamsters fed a high-or-mid-oleic acid oil compared to a high linoleic aci

46、d oilJ. Journal of Nutritional Biochemistry, 2004, 15: 540-5474 Gillingham LG，Gustafson JA，Han SY，et al. High-oleic rapeseed (canola) and flaxseed oils modulate serum lipids and inflammatory biomarkers in hypercholesterolaemic subjectJ. Br J Nutr, 2011, 105(3): 417-4275 Stephen T Talcott, Christophe

47、r E Duncan, David Del Pozo-Insfran, et al. Polyphenolic and antioxidant changes during storage of normal, mid, and high oleic acid peanutsJ. Food Chemistry, 2005, 89: 77846 Miller JF, Zimmerman DC, Vick BA. Genetic control of high oleic acid content in sunflower oilJ. Crop Science, 1987, 27(5): 923-9267 Bertrand