СТВОРЕННЯ ТРАНСГЕННИХ РОСЛИН ДЛЯ ВИРОБНИЦТВА ОЛІЙ З ВАЖЛИВИМИ ФІЗИКО-ХІМІЧНИМИ ВЛАСТИВОСТЯМИ

Д. С. Тимчук, Г. С. Потапенко

Анотація


Виробництво насіннєвої олії постійно зростає, сфери використання – розширюються, проте її харчової та технологічної якості не завжди відповідають специфічним вимогам збалансованих дієт та промислових виробництв. Тому існує необхідність удосконалення фізичних та хімічних властивостей насіннєвих олій, які визначаються, насамперед, їх жирнокислотним складом. Високий вміст ненасичених жирних кислот забезпечує профілактичну та лікувальну дію олій, але пов'язаний водночас з нестійкістю до перекисного окиснення. Можливо виділити два найбільш доцільних методи зниження здатності олій до окиснення. Перший полягає у збільшенні вмісту в олії природніх антиоксидантів, насамперед, токоферолів, та оптимізації співвідношення їх основних форм, другий – у підвищенні вмісту у оліях гліцеридів мононенасичених жирних кислот, особливо олеїнової кислоти. Доцільне також використання іншого напрямку удосконалення жирнокислотного складу насіннєвих олій шляхом збільшення або зменшення (в залежності від сфери використання олії) вмісту гліцеридів насичених жирних кислот.Селекційно-генетичні методи підвищення вмісту та поліпшення якості олій вважаються найбільш економічно вигідними та екологічно безпечними. Порівняння зі штучним та спонтанним мутагенезом надає певну перевагу трансгенезу у створенні біогенних джерел поліпшених насіннєвих олій. Згідно з проведеним дослідженням, трансгенез може виявити значну ефективність у широкого спектру олійних культур, при цьому найбільш вагоме підвищення якості олії очікується у разі перенесення до генотипу рослини–акцептора локусу ДНК, що контролює ізоферментний склад та активність елонгази та десатурази основних жирних кислот. Системи генетичної регуляції жирнокислотного складу олій повністю не з’ясовані, що вказує на необхідність проведення детального генетичного аналізу з метою виявлення донорів та акцепторів генетичних структур для трансгенезу. Оскільки вміст та жирнокислотний склад олій контролюються головним чином полігенно, доцільно визначити хромосомну локалізацію генів, що їх контролюють, та виділити зчеплені з ними маркерні локуси.Доцільне введення стандартизації сировинних джерел олії та створення моделей олії з оптимальним складом із врахуванням напрямків її використання.

Ключові слова


олія насіння; жирнокислотний склад олії; гліцериди олеїнової кислоти; трансгенез; генетичний аналіз

Повний текст:

PDF

Посилання


Abbadi A., Domerque F., Bauer J. [et al.] (2004) Biosynthesis of very-long-chain polyunsaturated fatty acids in transgenic oilseeds: constraints on their accumulation. Plant Cell. 16: 2734– 2748.

Adekunle K.F. (2015) A review of vegetable oil - based polymers: synthesis and applications. Open J. Polymer Chem. 5: 34−40.

Arvanitoyannis I.S., Varzakas T.H., Kiokias S., Labropoulos A.E. (2010) Lipids, fats and oils In: Advances in food biochemistry, Eds. F.Vildiz. Boca Raton, Fl. London –New - York: CRC Press, p.131– 201.

Bates P.D., Stymme S., Ohlrogge J. (2013) Biochemical pathways in seed oil synthesis. Curr. Opin. Plant Biology 16: 358 -364.

Boyer C.D., L.C.Hannah (2001) Kernel mutants of corn. In: Specialty Corns; Eds. A.R. Hallauer. Boca Raton – London – New –York – Washington: CRC Press, p. 10−40.

Brigelius-Flohe R., Traber M.G. (1999) Vitamin E: function and metabolism. FACEB J. 13: 1145−1155.

Cahoon E. (2003) Genetic enhacement of soybean oil for industrial uses. Agrobioforum 6:11−13.

Cahoon E.B., Clemente T.E., Damude H.G., Kinney A.J. (2009) Modifying vegetable oils for food and non-food purposes. In: Oil crops. Eds J.Vollmann, I.Raican. Dordrecht – Heidelberg – London - New York: Springer Sci., p.31–56.

Choe E., Min D.B. (2006) Mechanisms and factors for edible oil oxidation. Comprehensive reviews in food science and food safety 5: 169−186.

Du H., Yang X., Yan J,, (2011) Fatty acid elongase 1 (FAE1) promoter as a candidate for genetic engineering of fatty acids to improve seed oil composition. Afr. J. Biotechnology 10: 19615–196222.

Freeman A.M., Morris P.B., Barnard N. [et al.] (2017) Trending cardiovascular nutrition controversies. J. Amer. Coll. Cardiol 69: 1172–1187.

Gacek K., Bayer P., Bartkowiak – Broda I. [et al.] (2016) Genome -wide association study of genetic control of seed fatty acid biosynthesis in Brassica napus. Front Plant Science 7, 2062.

Gertz C., Klostermann S., Kochhar S.P.(2000) Testing and comparing oxidative stability of vegetable fats and oils at frying temperature. Eur. J. Lipid Sci. Technol. 102: 543–551.

Gliszczynska – Swiglo A., Sikorska E., Khmelinski I., Sikorski M. (2007) Tocopherol content in edible plant oils. Pol. J. Food Nutr. 57: 157–161.

Grompone M.A. (2011) Sunflower oil. In: Vegetable oils in food technology: composition, properties and uses. 2nd ed. Eds. F.D. Gunstone Chichester: John Wiley & Sons Inc., p. 137−167. Біорізноманіття, екологія та експериментальна біологія, 2021, №1 87

Gunstone F.D. (2011) Vegetable oils in food technology: composition, properties and uses (2nd Ed). Chichester: John Wiley & Sons Inc.

Gurr M.I., Harwood J.L., Frayn K.N. [et al.] (2016) Lipids: Biochemistry, biotechnology and health. Chichester : Wiley & Sons.

Gurr M.I., Harwood J.L., Frayn K.N. (2002) Lipid biochemistry. An introduction. 5th ed. Oxford: Blackwell Sci.

Hsien W.L.Y. (2015) Towards green lubrication in machining. Singapore - Heidelberg - New - York - Dordrecht - London: Springer.

Jain J.L, Jain S., Jain N., (2005) Oxidation of fatty acids. In: Fundamentals of biochemistry. Eds. Ram Nagar. New Dehli: S.Chand & Comp.Ltd., p. 564–593.

Kallis R., Engeseth N.J., Widholm J.M. [et al.] (2000) Development of transgenic maize with altered oleic/linoleic acid content. Plant Biology. Abstr.1050

Kyrychenko V.V., Bragin O. M., Tymchuk S.M. (2007) Genetic diversity of sunflower inbreds on the oil fatty acid composition. Plant Genetic Resources 4: 131−139.

Lambert R.J. (2001) High-oil corn hybrids. In: Specialty Corns. Eds. A.R. Hallauer. Boca Raton – London – New –York – Washington. : CRC Press. 137−161.

Lawrence G.D. (2013) Dietary fats and health: dietary recommendations in the context of scientific evidence. Adv. Nutrit. 4: 294−302.

Lee J.D., Bilyeu K.D., Shannon J.G. (2008) Genetics and breeding for modified fatty acid profile in soybean seed oil. J. Crop Sci. Biotech. 10: .201–210.

Lee J.M., Lee H., Kang S.B., Park W.J. (2016) Fatty acid desaturases, polyunsaturated fatty acid regulation, and biotechnological advances. Nutrients 8: 23.

Liu Q., Singh S. P, Green A.G. (2002) High stearic and high-oleic cottonseed oils produced by hairpin RNA-mediated post-transcriptional gene silesing. Plant Physiology129: 1732–1743.

Lobo V., Patil A., Phatak A., Chandra N. (2010) Free radicals, antioxidants and functional foods: Impact on human health. Pharmacogn.Rev.4: 118−126.

Lu G., Hu X., Bidney D.L. (2007) Sunflower. In: Transgenic crops VI; Eds E.C.Pua, M.R .Davey. Berlin – Heidelberg – New –York: Springer Sci, p. 39−58.

Matthaus B. (2007) Use of palm oil for frying in comparison with other high-stability oils. Europ. J. Lipid Sci.Technol.109: 400−409.

Mollers C., Schierholt A. (2002) Genetic variation of palmitate and oil content in a winter oilseed rape doubled haploid population segregating for oleate content. Crop Sci..42: 379 -384.

Motto M., Balconi C., Hartings H., Rossi V. (2010) Gene discovery for improvement of kernel quality-related traits in maize. Genetika 42:.23−56.

Mukherjee K.D. (2002) Lipid biotechnology. In: Food Lipids. Eds. C.C. Akoh, D.B.Min. New –York – Basel: Marcell Decker Inc., p 769−830.

Murphy D.J. (2012) Oil crops as potential sources of biofuels. In: Technological innovations in major world oil crops. Eds. S.K. Gupta. New York, Dordrecht-Heidelberg-London: Springer Sci., p. 269−284.

Nadirov N.К. (1991) Tocopherols and its utilization in medicine and agriculture. Moscow: Nauka.

Napier J.A. (2007) The production of unusual fatty acids in transgenic plants. Ann. Rev. Plant Biology 58: 295–319.

Nath U.K., Kim H.-T., Khatun K. [et al] (2016) Modification of fatty acid profiles of rapeseed (Brassica napus L.) oil for using as food, industrial feed-stock and biodiesel. Plant Breed. Biotech. 4: 123– 134.

Nechaev A.P., Sandler J.Ya. (1975) Grain lipids. Мoscow: Kolos.

Niki E., Yoshida Y., Saito Y., Noguchi N. (2005) Lipid peroxidation: mechanisms, inhibition, and biological effects. Biochem. Biophys. Res. Commun 338: 668 -676.

O’Keefe S.F. (2002) Nomenclature and classification of lipids. In: Food Lipids; Eds. C.C Akoh, D.B. Min. New –York – Basel: Marcell Decker Inc., p.19−58.

Ohlrogge J. Browse J., Sommerville C.R. (1991) The genetics of plant lipids. Biochim. Biophys. Acta 1082:.1-26.

Perez-Vich B., Garces R., Fernandez– Martinez J.M. (1999) Genetic control of high stearic acid content in the seed oil of the sunflower mutant CAS-3. Theor. Appl. Genet., 99: 663 – 669

Pravst I. (2014) Oleic acid and its potential health effects. In: Oleic acid. Production, uses and potential health effects. Eds. L. Whelan. New – York: Nova Sci. Publ. Inc. p.35–54.

Primomo V., Falk D.E., Ablett G.R. [et al.] (2002) Inheritance and interaction of low palmitic and low linolenic soybean. Crop Sci. 42: 31−36.

Rahman M. (2014) A review on biochemical mechanism of fatty acid synthesis and oil deposition in Brassica and Arabidopsis. Amer. J. Agricult. Biol. Sci 9: 534–545.

Rahman S.M., Anai T., Kinoshita T., Takagi Y. (2003) A novel soybean germplasm with elevated saturated fatty acids. Crop Sci. 43: 527−531.

Rahman S.M., Kinoshita T., Anai T., Takagi Y. (2001) Combining ability in loci for high oleic and low linolenic acids in soybean. Crop Sci. 41: 26−29.

Robbelen G. (1990) Mutation breeding for quality improvement. A case study for oilseed crops. Mutat. Breed. Rev. 6: 44.

Rogos E. (2006) Lubricating and physicochemical properties of vegetable oil based for hydraulic fluids. Mainten. problem 4: 259−266.

Simopoulos A.P. (2004) Omega-6/ Omega-3 essential fatty acid ratio and chronic diseases. Food Rev. Int. 20: 77-90.

Sachno L.O. (2010) Variability in the fatty acid composition of rapeseed oil: classical breeding and biotechnology. Cytology and Genetics 44: 389–397.88

Schmid K.M.. Ohlrogge J.B., Schmid K.M. (2008) Lipid metabolism in plants. In: Biochemistry of lipids, lipoproteins and memranes. 5th ed. Eds. D.E.Vance, J.E.Vance. Amsterdam: Elsevier Press, p. 97−130.

Schneider M.P. (2006) Plant-oil-based lubricants and hydraulic fluids (review) J. Sci. Food Agric. 86: 1769−1780.

Scierholt A., Rucker B., Becker H.C. (2001) Inheritance of high oleic acid mutations in winter oilseed rape (Brassica napus L.). Crop Sci. 41: 1444– 1449.

Scoric D., Jocic S., Sakas Z., Lecic N (2008) Genetic possibilities for altering sunflower oil quality to obtain novel oils. Canad. J. Pharmacol. 86: 215 – 221.

Thambugala D., Cloutier S. (2014) Fatty acid composition and desaturase gene expression in flax (Linum usitatissimum L.). J. Appl. Genet. 55: 423–432.

Tymchuk D.S., Kharchenko L.Ya. (2020). Genetic diversity of the main oil crops of Ukraine in terms of fatty acid composition of oil. Actual Problems of Natural Sciences: Modern Scientific Discussions: Collective Monograph. Riga, Latvia: Baltija Publishing, p. 370−390

Velasco L., Pérez-Vich B., Fernández Martínez J.M. (2008) A new sunflower mutant with increased levels of palmitic acid in seed oil. Helia 31: 55–60.

Vereschagin A.G. (1972) Biochemistry of triglicerides. Moscow: Nauka

Vitten P., Wu G., Truska M., Qui X. (2007) Production of polyunsaturated fatty acids in transgenic plants. Biotechnol. Genet. Eng. Rev. 24

White P.J., Pollak L.M., Duvick S. (2007) Improving the fatty acid composition of corn oil by using germplasm introgression. Lipid Technology l19:

Wilson R.F. (2009) Foreword In: Oil crops. Eds. J. Vollmann, I. Raican. Dordrecht – Heidelberg – London - New-York: Springer Sci., p. 5−8.

Yadava, D.K., Yasudev S., Singh N. [et al.] (2011) Breeding major oil crops: present status and future research needs. In: Technological innovations in major world oil crops; Eds. S.K. Gupta., V.1. Breeding. New-York - Dordrecht-Heidelberg-London: Springer Sci., p.17−5




DOI: https://doi.org/10.34142/2708-5848.2021.23.1.11

Посилання

  • Поки немає зовнішніх посилань.