在健康飲食理念日益深入人心的今天，食用油中的營養成分成為公眾關注的焦點。作為人體必需但無法自身合成的Omega-3脂肪酸，其膳食補充尤為重要。然而，傳統油料作物如油菜籽中的Omega-3含量普遍偏低，通常不足10%，難以滿足現代人的營養需求。
西北農林科技大學農學院教授張猛團隊歷經近20年研究，在油料作物營養強化領域取得重大突破。通過創新性的基因工程技術，團隊成功培育出亞麻薺新種質，其亞麻酸（重要的Omega-3脂肪酸）含量高達69.5%，創下油料作物Omega-3含量的新紀錄。
該突破不僅顯著提升了油料作物的營養價值，更為解決人群Omega-3攝入不足問題提供了可持續的植物性解決方案。該成果近日發表在《植物生物技術雜志》（Plant Biotechnology Journal）。
10%→50%→69.5%
張猛指出，亞麻酸（α-亞麻酸，ALA）作為Omega-3脂肪酸的核心成員，在調節血脂、維護心血管健康方面發揮著不可替代的作用。然而，目前市場上銷售的食用油的亞麻酸含量普遍不足：如菜籽油僅為7-10%，葵花籽油低于2%，花生油甚至低至1%以下，遠不能滿足人體日常需求。
打個比方：“油脂的物理狀態就像它們的‘性格’——常溫下牛油很堅硬，豬油呈軟膏狀，而植物油保持液態，這主要取決于脂肪酸的飽和程度。亞麻酸作為多不飽和脂肪酸，能增強細胞膜流動性，就像給血管‘減負’，從而降低心血管疾病風險。”
此前，科學家通過基因工程已將油料作物的亞麻酸含量提升至50%，而張猛團隊通過創新的基因工程技術，成功將亞麻酸含量提高至到69.5%。“這一成果創造了該領域的最高水平記錄。”張猛表示。
2024年，張猛團隊成員播種后合影。受訪者供圖
這一成果的產業化潛力巨大。張猛算了一筆賬：“我們選育的亞麻薺種質畝產約100公斤種子，按照種子40%的含油量和69.5%的亞麻酸含量計算，一畝地的產出可滿足2萬人一天的亞麻酸需求。這意味著未來人們可以更便捷、高效地獲取這一關鍵營養元素。”
不升反降？
在探索提高亞麻酸含量的科研道路上，張猛團隊遭遇了兩個關鍵性難題。亞麻酸的生物合成需要FAD2和FAD3兩種關鍵酶的協同作用，這兩種酶負責將單不飽和脂肪酸逐步轉化為多不飽和脂肪酸。“自1993年這兩種酶被發現以來，關于FAD3的應用研究報道很多，但FAD2卻鮮有報道，這引起了我的濃厚興趣。”張猛回憶道。
2014年，張猛團隊成員在收割油料作物。受訪者供圖
研究團隊選擇了亞麻薺作為研究對象，這種植物本身就具有較高的亞麻酸含量，野生品種可達30%左右。在研究中，團隊設計了三種實驗策略：讓FAD2和FAD3兩種酶串聯表達；使FAD2和FAD3僅在種子中特異性表達；阻斷超長鏈脂肪酸（對人體無益）的合成通路。
“就像治理水系一樣，我們一方面拓寬亞麻酸的‘主渠道’，同時堵塞長鏈脂肪酸的‘支流’。”張猛解釋道。
然而，第一種策略的試驗結果卻令人大跌眼鏡。幾年間，團隊在油菜、亞麻、亞麻薺和擬南芥幾種植物上的反復驗證，亞麻酸含量不僅沒有提升，反而大幅度降低，如在亞麻上從40%多驟降至10%左右。“理論推導完全成立，但實驗結果卻截然相反。這也解釋了為何FAD2的研究報道如此之少，因為這是個真正的科研難題。”張猛向《中國科學報》坦言。
為解決這一難題，經過多年持續攻關，團隊成員、博士生杜昶終于發現了問題的根源：植物的“基因沉默”防御機制。“就像人體具有免疫系統一樣，植物也會保護其關鍵基因不被改變，這可能是長期進化形成的自我保護機制。正是因為厘清了這種機制，才有了我們后續的技術策略和升級。”張猛解釋道。
為解決這一難題，團隊嘗試了多種方法：最初通過在基因沉默突變體中表達FAD2基因來突破防御，但也會導致植物抗病性下降；隨后又嘗試在各種組織中恢復基因表達，僅限制其在種子中低表達……這些方法雖然有效提升了亞麻酸含量，卻影響了植物的健康性狀。
“經過反復試驗，我們創新性地采用全編碼區‘同義突變’策略，在不改變蛋白質功能的前提下，通過基因序列的大幅度調整，巧妙地規避了植物的防御系統。”論文第一作者、博士生李娜介紹。這項關鍵突破歷時六年才得以實現，為后續研究奠定了重要基礎。
90%痛苦的科研時間
“痛并快樂著。”談及這項歷時二十年的科研項目，張猛稱就像登山者明知前路艱險，卻依然被峰頂的風景所召喚一樣。
2006年，張猛在加拿大的實驗室。受訪者供圖
那段實驗數據不升反降的日子，是張猛科研生涯中最煎熬的一段時光，也讓他一度陷入自我懷疑：是科學規律本身需要逐步突破？還是研究方向根本就是錯的？這項研究是否注定無法成功？
“科研90%的時間都是痛苦的，但要有咬定青山不松口的勁頭。”張猛說，“當你解決一個難題時，新的挑戰已經在前方等待。這種永無止境的探索，正是科研的本質。”
目前，這項突破性研究雖仍在實驗室階段，但其產業化前景令人期待。“亞麻薺作為非主要農作物，審批流程相對較快，預計1-2年內就能獲得商業化推廣許可。”張猛透露，團隊正在將該技術拓展至油菜等主要油料作物，有望重塑食用油市場格局。
張猛表示，這項研究的價值不僅體現在技術創新層面，更在于精準回應了現代人對健康飲食的迫切需求。隨著Omega-3脂肪酸健康功效的普及，高亞麻酸食用油必將引領新的消費潮流。目前，團隊已規劃好技術升級路線圖，不斷推出2.0、3.0版本，未來也將向更高含量的目標邁進。
相關論文信息：https://doi.org/10.1111/pbi.70260
本文鏈接：69.5%超高亞麻酸含量！他們用20年破解“好油”密碼http://m.sq15.cn/show-11-24062-0.html
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