Opdagelse af mekanisme planter bruger til at skifte frøolie kan påvirke industrielle fødevareolier

Forskere har opdaget en ny mekanisme for oliebiosyntese og fundet en måde at gensplejse en type testplante for mere effektivt at producere forskellige slags frøolie, som den ellers ikke ville lave.

Selvom teknikken er proof-of-concept, kan denne opdagelse føre til forbedret produktion af værdifulde olier, der bruges i fødevarer og af en række industrier. Undersøgelsen, ledet af forskere fra Washington State University, blev offentliggjort i tidsskriftet Nature Communications .

"Forskere har arbejdet på at producere nye frøoliesammensætninger i årtier, men det meste af tiden får du kun små mængder af den ønskede olie," sagde Phil Bates, en WSU-professor og hovedforfatter på undersøgelsen.

Bates og hans medforfattere fandt ud af, at Physaria fendleri, en plante relateret til raps, naturligt kan ændre fedtsyresammensætningen i sin frøolie, efter at den allerede er lavet, noget ingen vidste, at en plante kunne gøre. De opdagede den genetiske mekanisme Physaria bruger til at lave disse ændringer, og gensplejsede derefter en beslægtet plante kaldet Arabidopsis til at lave de samme fedtsyreændringer.

Den modificerede Arabidopsis overvandt metaboliske flaskehalse og producerede betydelige mængder af en olie svarende til ricinusolie, som den ikke producerer naturligt.

Planteolier bruges i fødevare-, farmaceutiske, kosmetiske, industrielle, kemiske og biobrændstofindustrier. Planteoliers værdi stammer fra deres fedtsyresammensætning. Omkring 90 % af olien er værdifuld til industriel brug i afgrøder som ricinusbønner, sagde Bates.

Men hvis de ønskværdige oliefremstillingsgener overføres til en anden plante, er kun små mængder af den producerede olie anvendelige af industrien. Den nyopdagede mekanisme for oliebiosyntese viser en måde at øge produktionen på igen.

"Vi har altid troet, at når planter akkumulerer olie under frøudvikling, er det slutproduktet," sagde Bates, et fakultetsmedlem i WSU's Institute of Biological Chemistry. "Men vi fandt ud af, at Physaria, efter at have lavet olie, fjerner nogle af fedtsyrerne i olien og erstatter det med andre."

Disse olier kan erstatte afhængigheden af ​​dyrkning af farlige afgrøder, såsom ricinus. Ricinusplanter er forbudt i USA, fordi de også producerer ricin, en farlig gift. Ricinusolie er værdifuld i industrielle smøremidler, men dyr, fordi kun få nationer kan dyrke planterne, enten lovligt eller miljømæssigt.

"Vi kan bruge denne nye biosyntetiske proces som et værktøj til at ændre oliesammensætning," sagde Bates. "Vi er ved startpunktet for at sætte dette ind i afgrødeplanter. Vi ønsker i sidste ende at producere sunde fedtsyrer ud over industrielle anvendelser."

Bates og hans kolleger kigger også på andre anlæg for at se, om de laver lignende ombygninger af olier efter produktion.

"Vi har ikke identificeret andre endnu, men vi har aldrig kigget før," sagde Bates. "Dette er en ny opdagelse, som ingen vidste, planter kunne gøre. Vi vil gerne se, om almindelige afgrødeplanter, som raps, også kan udføre denne ombygning."

Andre potentielle anvendelser for denne proces omfatter mad til mennesker og biobrændstoffer, især flybrændstof.

Projektet var et samarbejde mellem Bates lab og Smertenko lab både i Institute of Biological Chemistry ved WSU samt to laboratorier fra det amerikanske landbrugsministerium.

Flere oplysninger: Prasad Parchuri et al., Identifikation af triacylglycerol-ombygningsmekanisme til at syntetisere usædvanlige fedtsyreholdige olier, Nature Communications (2024). DOI:10.1038/s41467-024-47995-x

Journaloplysninger: Nature Communications

Leveret af Washington State University