Rośliny transgeniczne źródłem wysokiej jakości olejów

• Authors: Sławomir Borek , Agnieszka Galor

Title variants

EN

Transgenic plants as a source of high quality oils.

• Languages of publication: PL EN

Abstracts

PL

Oleje roślinne są niezwykle istotnym, odnawialnym źródłem pożywienia człowieka i paszy dla zwierząt oraz znajdują wielorakie zastosowania przemysłowe. Zwiększające się zapotrzebowanie ze strony przemysłu zarówno spożywczego jak i niespożywczego na oleje roślinne i ich składniki wymusza poszukiwania nowych, efektywniejszych i ekonomiczniejszych źródeł ich pozyskiwania. Współcześnie nie wystarczy tylko zwiększenie areału upraw roślin oleistych, ale konieczne są też inne przedsięwzięcia prowadzące do uzyskania nowych odmian. Odmian zarówno akumulujących więcej oleju ale też odmian, które zdolne są do biosyntezy związków naturalnie w nich niewystępujących bądź występujących w śladowych ilościach. W tego typu badaniach sięga się po dobrze znane, powszechnie uprawiane rośliny użytkowe takie jak rzepak czy soja. Jednak w zdecydowanej większości, prace nad nowymi odmianami roślin transgenicznych zaczynają się od badań prowadzonych na roślinie modelowej, jaką jest Arabidopsis thaliana. W niniejszym opracowaniu przedstawiono szereg przykładów roślin modyfikowanych genetycznie, w których uzyskano wzrost zawartości akumulowanego oleju, zmodyfikowano skład oleju pod kątem diety człowieka jak również wymuszono syntezę wielu związków wartościowych dla przemysłu. Przytoczono również liczne przykłady zastosowań przemysłowych dla olejów roślinnych i ich składników. Jednym z celów tego opracowania jest pokazanie wielokierunkowości badań mających doprowadzić do uzyskania nowych genetycznie modyfikowanych odmian cechujących się zmienionym metabolizmem tłuszczowym.

EN

Vegetable oils represent a very important, renewable source of human food, animal feed and have multiple industrial applications. Increasing demand from both food and non-food industry for vegetable oils and their components forces the search for new, more efficient and more economical sources of their acquisition. Today, it is not enough just to increase the acreage of oil plants; there is a need for projects leading to the creation of new varieties. The new varieties should either accumulate more oil or can be capable of biosynthesis of compounds that naturally do not occur in their tissues or are present in trace amounts. In this kind of research well-known commonly used crops such as oilseed rape and soybean are included. However, the vast majority of works on new varieties of transgenic plants start from research conducted on the model plant Arabidopsis thaliana. This paper presents several examples of genetically modified plants with increased oil level, modified oil composition regarding human diet, and with constrained synthesis of many compounds valuable to the industry. Numerous examples of industrial applications for vegetable oils and their components are presented. One of the aims of this paper is demonstration that plurality of research lead to new genetically modified varieties with modified lipid metabolism.

• Journal: Kosmos
• Year: 2012
• Volume: 61
• Issue: 3
• Pages: 477-491

Dates

published

2012

Contributors

author

Sławomir Borek

• Uniwersytet im. Adama Mickiewicza, Wydział Biologii, Zakład Fizjologii Roślin, Umultowska 89, 61-614 Poznań, Polska

author

Agnieszka Galor

• Uniwersytet im. Adama Mickiewicza, Wydział Biologii, Zakład Fizjologii Roślin, Umultowska 89, 61-614 Poznań, Polska

References

• Baud S., Dubreucq B., Miquel M., Rochat C., Lepiniec L., 2008. Storage reserve accumulation in Arabidopsis: metabolic and developmental control of seed filling. The Arabidopsis book 6. http://www.bioone.org/doi/full/10.1199/tab.0113
• Baud S., Lepiniec L., 2010. Physiological and developmental regulation of seed oil production . Progr. Lipid Res. 49, 235-249.
• Burgal J., Shockey J., Lu C., Dyer J., Larson T., Graham I., Browse J., 2008. Metabolic engineering of hydroxy fatty acid production in plants: RcDGAT2 drives dramatic increases in ricinoleate levels in seed oil. Plant Biotech. J. 6, 819-831.
• Chen R., Matsui K., Ogawa M., Oe M., Ochiai M., Kawashima H., Sakuradani E., Shimizu S., Ishimoto M., Hayashi M., Murooka Y., Tanaka Y., 2006. Expression of D6, D5 desaturase and GLELO elongase genes from Mortierella alpina for production of arachidonic acid in soybean [Glycine max (L.) Merrill] seeds. Plant Sci. 170, 399-406.
• Damude H. G., Kinney A. J., 2008a. Engineering oilseeds to produce nutritional fatty acids. Physiol. Plant. 132, 1-10.
• Damude H. G., Kinney A. J., 2008b. Enhancing plant seed oils for human nutrition. Plant Physiol. 147, 962-968.
• Dijkstra A. J., 2009. Resent developments in edible oil processing. Eur. J. Lipid Sci. Tech. 11, 857-864.
• Durrett T. P., Benning C., Ohlrogge J., 2008. Plant triacylglycerols as feedstocks for the production of biofuels. Plant J. 54, 593-607.
• Dyer J., Stymne S., Green A., Carlson A., 2008. High-value oils from plants. Plant J. 54, 640-655.
• Gressel J., 2008. Transgenics are imperative for biofuel crops. Plant Sci. 174, 246-263.
• Jain R., Coffey M., Lai K., Kumar A., MacKenzie S. L., 2000. Enhancement of seed oil content by expression of glycerol-3-phosphate acyltransferase genes. Biochem. Soc. Trans. 28, 958-961.
• Jako C., Kumar A., Wie Y., Zou J., Barton D., Giblin M., Covello P., Taylor D., 2001. Seed-specific over-expression of an Arabidopsis cDNA encoding a diacylglycerol acyltransferase enhances seed oil content and seed weight. Plant Physiol. 126, 861-874.
• Kohono-Murase J., Iwabuchi M., Endo-Kasahara S., Sugita K., Ebinuma H., Imamura J., 2006. Production of trans-10, cis-12 conjgated linoleic acid in rice. Transgenic Res . 15, 95-100.
• Lardizabal K. D., Metz J. G., Sakamoto T., Hutton W. C., Pollard M. R., Lassner M. W., 2000. Purification of a jojoba embryo wax synthase, cloning of its cDNA, and production of high levels of wax in seeds of transgenic Arabidopsis. Plant Physiol. 122, 645-655.
• Lardizabal K., Effertz R., Levering C., Mai J., Pedroso M., Jury T., Aasen E., Gruys K., Bennett K., 2008. Expression of Umbelopsis ramanniana DGAT2A in seed increases oil in soybean. Plant Physiol. 148, 89-96.
• Lessire R., Cahoon E., Chapman K., Dyer J., Eastmond P., Heinz E., 2009. Highlights of recent progress in plant lipid research. Plant Physiol. Biochem. 47, 443-447.
• Li-Beisson Y., Shorrosh B., Beisson F., Andersson M. X., Arondel V., Bates P. D., Baud S., Bird D., Debono A., Durrett T. P., Franke R. B., Graham I. A., Katayama K., Kelly A. A., Larson T., Markham J. E., Miquel M., Molina I., Nishida I., Rowland O., Samuels L., Schmid K. M., Wada H., Welti R., Xu C., Zallot R., Ohlrogge J., 2010. Acyl-lipid metabolism. The Arabidopsis book, Am. 8. http://www.bioone.org/doi/full/10.1199/tab.0133
• Malepszy S., Orlikowska T., Orczyk W., Majewska-Sawka A., 2009. Rośliny genetycznie zmodyfikowane. [W:] Biotechnologia roślin. Malepszy S. (red.). Wyd. Nauk. PWN, Warszawa, 455-544.
• Metzger J. O., 2009. Fats and oils as a renewable feedstock for chemistry. Eur. J. Lipid Sci. Tech. 111, 865-876.
• Napier J., 2007. The production of unusual fatty acids in transgenic plants. Annu. Rev. Plant Biol. 58, 295-319.
• Rao S., Hildebrand D., 2009. Changes in oil content of transgenic soybeans expressing the yeast SLC1 gene. Lipids 44, 945-951.
• Sayanova O., Napier J. A. 2011. Transgenic oilseed crops as an alternative to fish oil. Prostagland. Leucotrie. Essential Fatty Acids 85, 253-260.
• Scarth R., Tang J. H., 2006. Modification of Brassica oil using conventional and transgenic approaches. Crop Sci. 46, 1225-1236.
• Sharma N., Anderson M., Kumar A., Zhang Y., Giblin E. M., Abrams S. R., Zaharia L. I., Taylor D. C., Fobert P. R., 2008. Transgenic increases in seed oil content are associated with the differential expression of novel Brassica-specific transcripts. BMC Genomics 9, 619.
• Somerville C., Browse J., Jaworski J.G., Ohlrogge J.B., 2000. Lipids. [W:] Biochemistry & molecular biology of plants. Buchanan B. B. (red.). Am. Soc. Plant Physiol., Rockville, Maryland, 456-714.
• Statham B., 2006. E213. Tabele dodatków i składników chemicznych czyli co jesz i czym się smarujesz. Wyd. RM, 86-87.
• Stiewe G., Pleines S., Coque M., Gielen J., 2010. Nowy układ mieszańcowy dla Brassica napus. Europejski Biuletyn Patentowy 2010/46 EP 2002711 B1 (tłumaczenie: Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej PL/EP 2002711).
• Taylor D., Zhang Y., Kumar A., Francis T., Giblin M., Barton D., Ferrie J., Laroche A., Shah S., Zhu W., Snyder C., Hall L., Rakow G., Harwood J., 2009. Molecular modification of triacylglycerol accumulation by over-expression of DGAT1 to produce canola with increased seed oil content under field conditions. Botany 87, 533-543.
• Ursin V. M., 2003. Modification of plant lipids for human health: development of functional land-based omega-3 fatty acids. J. Nutrition 133, 4271-4274.
• Vigeolas H., Waldeck P., Zank T., Geigenberger P., 2007. Increasing seed oil content in oil-seed rape (Brassica napus L.) by over-expression of a yeast glycerol-3-phosphate dehydrogenase under the control of a seed-specific promoter. Plant Biotech. J. 5, 431-441.
• Vrinten P., Wu G., Truksa M., Qiu X., 2007. Production of polyunsaturated fatty acids in transgenic plants. Biotech. Gen. Engin. Rev. 24, 263-280.
• Wcisło T., Rogowski W., 2006. Rola wielonienasyconych kwasów tłuszczowych omega-3 w organizmie człowieka. Wyd. Via Medica, Cardiovascular Forum 11, 39-43.
• Weselake R. J., Shah S., Tang M., Quant P. A., Snyder C. L., Furukawa-Stoffer T. L., Zhu W., Taylor D. C., Zou J., Kumar A., Hall L., Laroche A., Rakow G., Raney P., Moloney M. M., Harwood J. L., 2008. Metabolic control analysis is helpful for informed genetic manipulation of oilseed rape (Brassica napus) to increase seed oil content. J. Exp. Bot. 59, 3543-3549.
• Zheng P., Allen W. B., Roesler K., Williams M. E., Zhang S., Li J., Glassman K., Ranch J., Nubel D., Solawetz W., Bhattramakki D., Llaca V., Deschamps S., Zhong G. Y., Tarczynski M. C., Shen B., 2008. A phenylalanine in DGAT is a key determinant of oil content and composition in maize. Nature Gen. 40, 367-372.