[发明专利]改良的棉籽油及应用

说明书

技术领域

本发明涉及棉株和棉籽以及由它们制备得到的具有提高的油酸水平以及降低的棕榈酸和亚油酸水平的棉籽油的生产。此外，本发明描述了具有低水平的环丙烷和/或环丙烯脂肪酸和/或低水平棉酚的棉籽。本发明还描述了来源于棉花的FatB和CPA-FAS的核苷酸和氨基酸序列，以便对，尤其是植物油含量和/或组成进行直接改良。

背景技术

棉花是一种两用作物，能同时产生纤维和有价值的初级农产品种子。通常情况下，棉籽产品，包括荚(26％)、棉绒(9％)、棉籽油(16％)和棉籽粕(45％)代表了约15％棉花作物的农用价值(Cherry and Leffler，Seed.In″Cotton，agronomy monograph No.24″(eds RJ Kohel，CFLewis)pp.511-569.Crop Science Society of America，Madison，WI，USA，1984)，而皮棉提供了其余85％的价值中的大部分。棉籽油是从棉籽中得到的最有价值的产品。

在食品加工中使用棉籽油具有悠久的历史。由于棉籽油具有温和的、中性的味道，不会掩盖食物固有的味道，因此是快餐食品和食品服务部门中用于深度油炸的受欢迎的和广泛使用的油(Jones and King，Cottonseed Oil.National Cottonseed Products Associations，Inc.and the Cotton Foundation，Memphis，TN，USA，1993)。棉籽油也常用作卤汁、调料、糕点、人造黄油和酥油的成分。

与其它植物油一样，棉籽油的营养和工业价值受油中脂肪酸组成的影响，即油中各脂肪酸的相对水平，并受各脂肪酸的碳链长度和不饱和程度所决定的性质的影响。

分离纯化的棉籽油主要(95％)由三酰甘油(TAGs)组成，在种子发育过程中合成并沉积。TAG分子由甘油骨架上酯化三个脂肪酸成分，指定为sn-1、sn-2和sn-3位组成。简言之，棉籽中脂肪酸的重新生物合成，与其它油籽中一样，发生于种子发育和生长过程中，即成熟前的质体的基质中。然后脂肪酸由质体中以酰基辅酶A硫酯的形式导出到细胞质内膜系统(内质网，ER)，通过酰基转移酶的作用，在将酰基从辅酶A硫酯转移至磷脂上后，进行脂肪酸的修饰。然后是TAG在油质体中的组装及贮存。

通过添加羧基将乙酰辅酶A活化为三碳中间体，丙二酰辅酶A，含生物素的乙酰辅酶A羧化酶(ACCase)催化该途径中的第一步关键反应。然后将丙二酰基从辅酶A转移至作为延长脂肪酸链载体的酰基载体蛋白(ACP)上。丙二酰-ACP与第二个乙酰辅酶A缩合酶，酮基酰基-ACP合成酶III(KASIII)反应，得到四个碳链。由KASI催化在延长的脂肪酸链上反复添加二碳单元，生成棕榈酰-ACP。KASII催化棕榈酰-ACP延长为硬脂酰-ACP。可溶性硬脂酰-ACP Δ9-去饱和酶将第一个双键引入硬脂酰-ACP中，将其转化为细胞质中的油酰-ACP。延长的饱和脂肪酰链和单不饱和油酸酯分别通过特异性硫酯酶FatB或FatA从ACP上去掉，使它们能够从质体进入细胞质中。释放至细胞质中的饱和脂肪酸没有被进一步修饰。然而，通过膜结合的去饱和作用，油酸可在内质网(ER)膜上被进一步修饰。磷酸卵磷脂(PC)结合的脂酰基作为用于ER定位的底物，脂修饰酶如脂肪酸去饱和酶2(FAD2)，其将双键引入油酸中PC的sn-2位上以生成亚油酸。然后全部修饰的和未修饰的脂肪酰基形成带有辅酶A的池(pool)。在棉花而不是其它温带油籽中，油酸可用作由环丙烷脂肪酸合酶催化的环丙烷化的底物以生成二氢苹婆酸。随后该脂肪酸去饱和生成苹婆酸，然后在α-氧化酶作用下生成锦葵酸。最后，脂肪酰基经肯尼迪(Kennedy)途径在一系列TAG组装酶的作用下，通过连续的甘油-3-磷酸酯化作用整合到贮存脂类中。