富含歐米伽-3不飽和脂肪酸（ω-3）的魚(yú)油越來(lái)越受到人們的熱捧，但受產(chǎn)量限制，ω-3魚(yú)油的價(jià)格一直居高不下。試想如果可以通過(guò)種植油料作物，像生產(chǎn)植物油那樣生產(chǎn)ω-3魚(yú)油，那將大大提高魚(yú)油的產(chǎn)量和降低魚(yú)油的成本，從而更好滿(mǎn)足人類(lèi)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(guò)一年的田間試驗發(fā)現，通過(guò)利用轉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(yú)油，并且這種轉基因油料作物在生長(cháng)發(fā)育等各方面與非轉基因作物并沒(méi)有任何區別（圖一：能夠合成魚(yú)油的轉基因亞麻種子）。

    圖一：能夠合成魚(yú)油的轉基因亞麻種子

    ω-3魚(yú)油是一種特別的長(cháng)鏈多不飽和脂肪酸，其中包括我們日常所熟知的EPA（二十碳五烯酸）和DHA（二十二碳六烯酸）多不飽和脂肪酸，同時(shí)它們也是被各個(gè)醫學(xué)團體公認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(guò)食用野生以及人工養殖的海洋魚(yú)類(lèi)。盡管某些類(lèi)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(cháng)鏈多不飽和脂肪酸，ALA有個(gè)明顯的缺點(diǎn)：它不能直接被人體吸收利用。當ALA被人體攝入后，還要在人體中經(jīng)過(guò)一系列的生物化學(xué)反應，才能將其轉化成可被人體直接吸收利用的EPA和DHA，并且這種轉化效率很低，通常不到10%。因此來(lái)自海洋魚(yú)類(lèi)的EPA和DHA是僅有的可被人體直接高效吸收利用的ω-3長(cháng)鏈多不飽和脂肪酸。

    那么海洋魚(yú)類(lèi)是如何合成ω-3不飽和脂肪酸的呢？野生的海洋魚(yú)類(lèi)可以通過(guò)捕食其它海洋生物（海藻）來(lái)積累ω-3魚(yú)油，而人工喂養的海洋魚(yú)類(lèi)則可以通過(guò)投喂魚(yú)粉或者其它含有魚(yú)油的飼料來(lái)積累ω-3魚(yú)油（圖二：轉基因亞麻作物是如何生魚(yú)油）。

    圖二：轉基因亞麻作物是如何生魚(yú)油

    現如今，全球超過(guò)一半的水產(chǎn)品消費來(lái)自于人工的水產(chǎn)養殖。越來(lái)越越多人選擇消費ω-3魚(yú)油，但海洋漁業(yè)可持續發(fā)展需要以及環(huán)境污染的限制，魚(yú)油的產(chǎn)量逐漸不能滿(mǎn)足消費的需要。因此我們需要尋找其它生產(chǎn)ω-3魚(yú)油的途徑。洛桑研究所的最新研究為尋找新的魚(yú)油來(lái)源提供了一種可能。他們的研究結果顯示：通過(guò)轉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(yú)油。這就為在陸地上可持續生產(chǎn)ω-3魚(yú)油提供了可能，從而可以最終緩解來(lái)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(huì )（BBSRC）”資助了該項目的研究工作。這種轉基因亞麻作物的開(kāi)發(fā)者之一，洛桑研究所高級研究員，Olga Sayanova博士認為第一年田間試驗結果非常可喜。

    最初，他們在一種能夠進(jìn)行光合作用的海洋微生物（海藻）中發(fā)現了7個(gè)可以用于合成ω-3魚(yú)油的基因。有人可能會(huì )想，既然海藻可以直接合成EPA和DHA，為什么我們不人工養殖海藻，并直接從海藻中提取EPA和DHA呢？這種想法或許可以實(shí)現，但是以現在的技術(shù)而言，即便可以成功從海藻中成功提取EPA和DHA，那么提取的工序將非常的復雜，最終將導致魚(yú)油的成本也會(huì )很高。所以現階段也沒(méi)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(guò)多年的研究，他們最終將這7個(gè)合成EPA和DHA的基因轉入了亞麻油料作物中。

    盡管先前的溫室試驗已經(jīng)表明這種轉基因作物具有生產(chǎn)ω-3魚(yú)油的特性，但是仍然需要通過(guò)規模化的田間試驗來(lái)進(jìn)一步證明這種可以高效合成ω-3魚(yú)油的特性對作物本身的生長(cháng)和產(chǎn)量沒(méi)有任何不良影響。他們通過(guò)一年的田間種植和監測發(fā)現：這種轉基因的亞麻作物相對于非轉基因亞麻作物而言，轉基因亞麻在萌發(fā)，生長(cháng)，開(kāi)花，結果以及種子的大小，上沒(méi)有任何表型上的差異。

    項目主持人、洛桑研究所的Johnathan Napier教授認為他們開(kāi)發(fā)的這種具有合成ω-3魚(yú)油的轉基因作物應該是迄今為止最為復雜的一種基因工程植物。因為現有的已經(jīng)經(jīng)過(guò)田間試驗的轉基因作物大多是轉入了某個(gè)抗病，抗蟲(chóng)，抗旱的基因，而這種能夠合成ω-3魚(yú)油的轉基因作物里總共被轉入了7個(gè)相關(guān)基因。

    Napier教授認為這是一個(gè)里程碑式的時(shí)刻，它為開(kāi)發(fā)富含魚(yú)油的魚(yú)飼料提供了一種真正的可持續發(fā)展道路。因為在起始階段這種富含ω-3魚(yú)油的亞麻籽油不會(huì )直接賣(mài)給消費者，而是會(huì )將這種富含ω-3的亞麻提取物作為飼料添加劑來(lái)喂養鮭魚(yú)等養殖魚(yú)類(lèi)。或許首先將這種轉基因ω-3魚(yú)油作物飼料添加劑會(huì )更容易更快捷的通過(guò)歐盟的轉基因審核。此外，很多種魚(yú)和其它脊椎動(dòng)物一樣，自身并不能將合成ω-3魚(yú)油所需的短前體物有效地轉化成ω-3多不飽和脂肪酸。然而，如果將這種能夠富含ω-3魚(yú)油的植物種子提取物作為魚(yú)飼料去喂養人工養殖的魚(yú)類(lèi)，就可以幫助這些魚(yú)從飼料中快速的積累ω-3魚(yú)油，最終滿(mǎn)足人類(lèi)對ω-3魚(yú)油的需求。

    洛桑研究所的科學(xué)家們今年將繼續在它們的試驗農場(chǎng)中對這種轉基因亞麻作物進(jìn)行進(jìn)一步的田間試驗。這種田間試驗很可能會(huì )持續到2017年。在今年的田間實(shí)驗中，他們將種植兩種不同的轉基因亞麻作物品種，并同時(shí)種植非轉基因亞麻作物用于對照試驗。其中一種轉基因品種與這篇文中描述品種一樣，具備同時(shí)合成EPA和DHA兩種ω-3魚(yú)油的能力，而另一種轉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(huì )對這兩種轉基因品種進(jìn)行比較，同時(shí)也會(huì )將這兩種轉基因品種與他們同時(shí)種植的非轉基因品種進(jìn)行比較，最終會(huì )分析他們之間在生長(cháng)發(fā)育，開(kāi)花結果以及種子大小等各方面表型有沒(méi)有什么差異。為了確保試驗不會(huì )干擾，這塊用于田間試驗的試驗田的四周都圍著(zhù)高2.4米的鐵絲網(wǎng)，以便于避免無(wú)關(guān)人士的進(jìn)入，同時(shí)也可以防止兔子等哺乳動(dòng)物啃食轉基因植物。當轉基因作物開(kāi)始開(kāi)花時(shí)，試驗田的上方也將覆蓋防鳥(niǎo)網(wǎng)，免得麻雀之類(lèi)的小鳥(niǎo)吃轉基因亞麻種子。

    除了洛桑研究所以外，美國的孟山都公司也正在開(kāi)發(fā)可以合成其他種不同ω-3魚(yú)油的大豆。但是Napier教授說(shuō)他們研發(fā)的這種通過(guò)亞麻合成的ω-3魚(yú)油比孟山都公司研發(fā)的通過(guò)大豆合成的ω-3魚(yú)油更接近真實(shí)的魚(yú)油。可以預見(jiàn)，在不久的將來(lái)，這項研究不僅能產(chǎn)生廣泛的社會(huì )效益，而且還對人類(lèi)健康有益，同時(shí)還可以推動(dòng)和保護漁業(yè)和海洋環(huán)境的可持續發(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(ài)爾蘭都柏林大學(xué)博士后，專(zhuān)業(yè)方向：麥類(lèi)作物抗病育種。