菜油品質(zhì)改良課件

第二章菜籽油品質(zhì)改良一、脂肪酸的組分與生物合成二、脂肪酸的遺傳相關(guān)性三、低芥酸種質(zhì)及其遺傳四、菜油的脂肪酸改良五、工業(yè)用途的脂肪酸育種第二章菜油品質(zhì)改良課件1油菜籽的主要用途：

飼料肥料餅粕油菜籽藥用油食用油工業(yè)用油植物油油菜籽的主要用途：飼料肥料餅粕油菜籽藥用油食用油工業(yè)用油植物2植物油中的主要脂肪酸棕櫚酸C16:0硬脂酸C18:0油酸C18:1亞油酸C18:2亞麻酸C18:3廿炭烯酸C20:1芥酸C22:1植物油

一、脂肪酸組分與生物合成植物油中的主要脂肪酸棕櫚酸C16:0硬脂酸C18:0油酸C13植物油種類棕櫚酸C16:0硬脂酸C18:0油酸C18:1亞油酸C18:2亞麻酸C18:3廿碳烯酸C20:1芥酸C22:1向日葵6.64.015.573.9000芝麻7.54.839.444.91.800花生11.43.354.725.702.30大豆11.53.924.652.08.000棉花17.52.817.961.9000油菜4.01.517.013.09.014.545.0低芥酸油菜4左右1.5左右>60.020-2510左右1-20-2

主要植物油的脂肪酸組成(%)植物油棕櫚酸硬脂酸油酸亞油酸亞麻酸廿碳烯酸C20:1芥酸C24

油菜與其它油料作物相比，顯著不同的是菜油中脂肪酸組成芥酸含量很高（40-55%）,亞麻酸含量很高，而油酸、亞油酸含量很低。油菜與其它油料作物相比，顯著不同的是菜油5芥酸的特點(diǎn)人體不易消化吸收，營養(yǎng)價(jià)值低，并可能在人體血管壁上沉積。

降低芥酸，可以成倍增加油酸和亞油酸等人體必需脂肪酸的含量

工業(yè)需用高芥酸油：高級潤滑油、鑄鋼、化妝品、洗滌劑第二章菜油品質(zhì)改良課件6

油酸的作用

人體必需脂肪酸可降低人體血液中低密度脂蛋白的濃度

菜油品質(zhì)改良必須提高降低芥酸含量、提高油酸含量

油酸的作用7

脂肪酸的生物合成癸酸C10:0月桂酸C12:0豆蔻酸C14:0棕櫚酸C16:0硬脂酸C18:0碳鏈的延長油酸C18:1C20:1（廿碳烯酸）C22:1（芥酸）亞油酸C18:2◆減飽和作用亞麻酸C18:3各種脂肪酸是通過碳鏈的延長和減飽和作用形成的

8二、脂肪酸的遺傳相關(guān)

芥酸與油酸高度負(fù)相關(guān)r=-（0.9219—0.99291）(周永明)

油酸與亞油酸高度負(fù)相關(guān)主要脂肪酸可分為兩組，它們的遺傳相關(guān)關(guān)系為：

棕櫚酸、油酸+亞油酸、亞麻酸之間正相關(guān)負(fù)相關(guān)芥酸、廿碳烯酸之間正相關(guān)二、脂肪酸的遺傳相關(guān)91.低芥酸種質(zhì)及來源1956年，加拿大從西德引進(jìn)飼用甘藍(lán)型油菜品種Liho1957-1964年，加拿大：Stefansson,B.R教授育成世界上第一個(gè)低芥酸品種Oro127株Liho（6-50%)溫室、自由種子（6%）負(fù)向選擇＜0.5%植株自交Liho自交系（低芥酸）

Stefansson,B.R三、低芥酸的基因源及其遺傳

1.低芥酸種質(zhì)及來源Stefansson,B.R三、低芥酸的102.芥酸含量的遺傳1）甘藍(lán)型油菜芥酸含量的遺傳

Golden×Liho41.3%0%E1E1E2E2e1e1e2e2

F1

E1e1E2e2基因型

芥酸%

比例22-25%

e1e1e2e2011E1e1e2e29-104e1e1E2e2e1e1E2E2E1E1e2e218-20615E1e1E2e2E1e1E2E227-304E1E1E2e2E1E1E2E236-4012.芥酸含量的遺傳11

甘藍(lán)型油菜的芥酸含量受兩對加性胚基因控制，每個(gè)E基因控制9－13％的芥酸含量。

胚基因------種子胚內(nèi)的遺傳物質(zhì)或DNA片段例：

某一油菜植株的芥酸基因型為E1e1E2e2(含量20-25%),其自交所產(chǎn)生的單粒種子的芥酸含量變幅0-46%。

甘藍(lán)型油菜的芥酸含量受兩對加性胚基因控制，每122）白菜型油菜芥酸含量的遺傳

芥酸受胚基因型控制芥酸含量受一對主效基因控制，EAEA或eaeaEA基因的效應(yīng)大于甘藍(lán)型油菜E基因的效應(yīng)。3）芥菜型油菜的芥酸遺傳與甘藍(lán)型油菜相似，受兩對具有加性作用的胚基因控制。2）白菜型油菜芥酸含量的遺傳13

改良油菜脂肪酸可以采用系統(tǒng)選擇、誘變技術(shù)（Robbelen,1995；Jambhukar,1999;Oram,1999）、雜交轉(zhuǎn)育、種間雜交（Raney，1999；Skarzhinskaya,1998）或基因工程的方法（Qio，2001）四.油菜的脂肪酸改良四.油菜的脂肪酸改良141.低芥酸育種（1）系統(tǒng)選擇1956年，加拿大從西德引進(jìn)飼用甘藍(lán)型油菜品種Liho

127株Liho（6-50%)溫室、自由種子（6%）負(fù)向選擇＜0.5%植株自交Liho自交系（低芥酸）1.低芥酸育種（1）系統(tǒng)選擇15（2）雜交育種

單交育種1957年，Stefansson,B.R與Downey合作通過

Nugget×Liho

1964年

Oro（芥酸<5%）

世界上第一個(gè)低芥酸油菜品種

（2）雜交育種162.高油酸1)油酸的作用

（1）人體必需脂肪酸（2）可降低人體血液中低密度脂蛋白的濃度（3）油炸食品2)高油酸育種(1)篩選自然突變體芬蘭人J.P.Vilkki(1995)在白菜型油菜中發(fā)現(xiàn)油酸含量達(dá)85-90%的育種材料。(2）人工誘變德國B.kucker,G.Robbelen(1995)利用EMS處理冬甘藍(lán)型油菜，得到油酸含量高達(dá)75-80%的突變體。2.高油酸17誘變育種化學(xué)誘變處理的基本程序

Wotan種子水泡5小時(shí)2％EMS溶液泡10小時(shí)水洗5小時(shí)，干燥后播種從2000個(gè)自由授粉單株中獲得19個(gè)植株的油酸高于Wotan半粒法分析單粒種子，油酸>70％的種子播種從298個(gè)M3代家系的2086個(gè)單株中獲得了油酸含量為80.4%(原Wotan平均油酸含量為64.5%)誘變育種化學(xué)誘變處理的基本程序Wotan種子水泡5小18M1M2M3平均M3最優(yōu)株植株號植株號18：1nC18:1SDC18:1C18:2C18:3195081470776.75472.53.7678.27.07.3195171456478.55771.03.2280.46.74.8195661469274.01074.32.3477.47.86.6196461485171.2972.63.5677.78.36.1196841493171.51075.41.5277.57.57.3Wotan1161.51.84化學(xué)誘變處理冬油菜品種Wotan后5個(gè)突變體各代油酸含量（％）的變化表現(xiàn)M1M2M3平均M3最優(yōu)株植株號植株號18：1nC18:1S19（3）基因工程（操作脂肪酸合成酶系統(tǒng)）油酸△12-脫飽和酶(FAD2;oleic△12-desaturase)基因的反義RNAβ-酮酰-輔酶A合成酶（FAE1；beta-ketoacyl-CoAsynthase）基因的反義RNA硬脂酸C18:0

◆阻止碳鏈延長油酸C18:1C20:1(廿碳烯酸)C22:1(芥酸)◆…阻止減飽和作用亞油酸C18:2亞麻酸C18:3

轉(zhuǎn)基因油菜進(jìn)入田間試驗(yàn)(＞80%)（3）基因工程（操作脂肪酸合成酶系統(tǒng)）20轉(zhuǎn)基因結(jié)構(gòu)16：018：018：118：218：320：122：1對照（Westar品種）3.91.867197.50.80.6Napin:FAD24.31.484.15.22.90.90.5（共抑制）Napin:種子特異啟動子轉(zhuǎn)基因油菜脂肪酸組成轉(zhuǎn)基因結(jié)構(gòu)16：018：018：118：218：320：12213.低亞麻酸育種1)特點(diǎn)

亞麻酸含三個(gè)不飽和鍵(C18:3)，易氧化，所形成氧化物有臭味，致使菜籽油變質(zhì)，不耐儲藏。一般菜籽油含9－12%的亞麻酸，低亞麻酸標(biāo)準(zhǔn)＜3%。2)低亞麻酸基因遺傳由L1L2兩個(gè)基因控制(Scarthetal,1999)3)低亞麻酸育種

（1）人工誘變EMS誘變加拿大：利用Robbelen提供的突變體（M11）選育出亞麻酸含量為3%的品種Stellar。德國：北德育種公司（NPZ）也利用M11選育出低亞麻酸品種。3.低亞麻酸育種22（澳）芥菜型高芥酸油菜Accession42

×

甘藍(lán)型雙低油菜TowerISX－4788(F2)連續(xù)定向選擇

IXLIN低亞麻酸（3.4%）低芥酸品系（2）種間雜交（澳）芥菜型高芥酸甘藍(lán)型雙低油菜ISX－4788(F2)連續(xù)23（3）基因工程亞油酸△18-去飽和酶(FAD3，Linoleate△18-desaturase)基因的反義RNA亞油酸C18:2

◆…阻止減飽和作用亞麻酸C18:3

低亞麻酸轉(zhuǎn)基因油菜進(jìn)入大田生產(chǎn)第二章菜油品質(zhì)改良課件24轉(zhuǎn)基因結(jié)構(gòu)16：018：018：118：218：320：122：1對照（Westar品種）3.91.867197.50.80.6Napin:FAD3（共抑制）3.81.568.522.11.21.10.4轉(zhuǎn)基因油菜脂肪酸組成轉(zhuǎn)基因結(jié)構(gòu)16：018：018：118：218：320：1225五、工業(yè)用途脂肪酸的育種1.高芥酸育種1）高芥酸油功用工業(yè)用油：高級潤滑油、鑄鋼、化妝品、洗滌劑2）高芥酸育種（1）定向選擇（55%）

（2）人工合成白菜型（30.1-61.4%)×甘藍(lán)（28.2-63.4%）

甘藍(lán)型油菜（55-60%）第二章菜油品質(zhì)改良課件262.短碳鏈飽和脂肪酸育種1）短碳鏈脂肪酸的概念辛酸C8:0癸酸C10:0月桂酸C12:0豆蔻酸C14:02）用途制造染料、藥物、香料、增塑劑、潤滑劑和表面活性劑等的原料3）遺傳資源油菜中C10:0－C14:0的脂肪酸含量幾乎為零。（1）美國加州月桂樹(Umbellulariacalifornica),其月桂酸含量可達(dá)45-50％。（2）南美熱帶植物披針葉萼距花（Cuphealanceolata），其癸酸含量可達(dá)80％。2.短碳鏈飽和脂肪酸育種274）育種方法－基因工程（1）辛酸C8:0＋癸酸C10:010:0－ACP硫酯酶（10:0－ACPthioesterase）基因，來源于披針葉萼距花。已獲得C8+C10含量達(dá)38％的轉(zhuǎn)基因油菜。ACP（?；d體蛋白）硫酯酶：催化脂肪酸延長的終止作用，釋放自由脂肪酸的酶。4）育種方法－基因工程282）月桂酸C12:0

12:0－ACP硫酯酶（12:0－ACPthioesterase）基因來源于美國加州月桂樹(Umbellulariacanifornica),轉(zhuǎn)基因高月桂酸油菜已商業(yè)化，C12：0含量達(dá)40％。12:0－ACP硫酯酶基因＋溶血磷脂酸?；D(zhuǎn)移酶基因（LPAAT）（來源于可可coconut）商業(yè)化油菜，C12：0含量達(dá)70％。3）豆蔻酸C14：014：0－ACP硫酯酶(14:0－ACPthioesterase)基因來源于萼距花（Cupheahookeriana）

轉(zhuǎn)基因油菜C14：0含量達(dá)>40％（已進(jìn)入田間試驗(yàn)）2）月桂酸C12:0293.高棕櫚酸(C16:0)和高硬脂酸(C18:0)育種1）功用制肥皂、蠟燭、金屬皂、潤滑脂、合成洗滌劑、軟化劑；化妝品、耐寒增塑劑、穩(wěn)定劑、表面活性劑、防水劑、拋光劑、軟化劑、醫(yī)藥品的原料

2）油菜中C16：0和C18：0的含量菜籽油中C16：0只有4％左右，硬脂酸只有2％左右第二章菜油品質(zhì)改良課件303）育種方法－轉(zhuǎn)基因（1）高棕櫚酸16：0－ACP硫酯酶基因來源于萼距花（Cupheahookeriana）轉(zhuǎn)基因油菜C16：0>30%（2）高硬脂酸硬脂酸?9脫飽和酶（Stearic?9-desaturase)基因（反義RNA）轉(zhuǎn)基因油菜C18:0>40%（進(jìn)入田間試驗(yàn)）

3）育種方法－轉(zhuǎn)基因314.藥用脂肪酸育種（高γ-亞麻酸γ-linolenicacid）1）結(jié)構(gòu)α-亞麻酸?9,12,15γ-亞麻酸?6,9,12

2）功用治療關(guān)節(jié)炎，抗衰老等3）育種方法----轉(zhuǎn)基因基因：

?6-脫飽和酶來源：玻璃苣（Borage）、夜櫻草花（Eveningprimrose）轉(zhuǎn)基因油菜進(jìn)入田間試驗(yàn)4.藥用脂肪酸育種32第二章菜籽油品質(zhì)改良一、脂肪酸的組分與生物合成二、脂肪酸的遺傳相關(guān)性三、低芥酸種質(zhì)及其遺傳四、菜油的脂肪酸改良五、工業(yè)用途的脂肪酸育種第二章菜油品質(zhì)改良課件33油菜籽的主要用途：

飼料肥料餅粕油菜籽藥用油食用油工業(yè)用油植物油油菜籽的主要用途：飼料肥料餅粕油菜籽藥用油食用油工業(yè)用油植物34植物油中的主要脂肪酸棕櫚酸C16:0硬脂酸C18:0油酸C18:1亞油酸C18:2亞麻酸C18:3廿炭烯酸C20:1芥酸C22:1植物油

一、脂肪酸組分與生物合成植物油中的主要脂肪酸棕櫚酸C16:0硬脂酸C18:0油酸C135植物油種類棕櫚酸C16:0硬脂酸C18:0油酸C18:1亞油酸C18:2亞麻酸C18:3廿碳烯酸C20:1芥酸C22:1向日葵6.64.015.573.9000芝麻7.54.839.444.91.800花生11.43.354.725.702.30大豆11.53.924.652.08.000棉花17.52.817.961.9000油菜4.01.517.013.09.014.545.0低芥酸油菜4左右1.5左右>60.020-2510左右1-20-2

主要植物油的脂肪酸組成(%)植物油棕櫚酸硬脂酸油酸亞油酸亞麻酸廿碳烯酸C20:1芥酸C236

油菜與其它油料作物相比，顯著不同的是菜油中脂肪酸組成芥酸含量很高（40-55%）,亞麻酸含量很高，而油酸、亞油酸含量很低。油菜與其它油料作物相比，顯著不同的是菜油37芥酸的特點(diǎn)人體不易消化吸收，營養(yǎng)價(jià)值低，并可能在人體血管壁上沉積。

降低芥酸，可以成倍增加油酸和亞油酸等人體必需脂肪酸的含量

工業(yè)需用高芥酸油：高級潤滑油、鑄鋼、化妝品、洗滌劑第二章菜油品質(zhì)改良課件38

油酸的作用

人體必需脂肪酸可降低人體血液中低密度脂蛋白的濃度

菜油品質(zhì)改良必須提高降低芥酸含量、提高油酸含量

油酸的作用39

脂肪酸的生物合成癸酸C10:0月桂酸C12:0豆蔻酸C14:0棕櫚酸C16:0硬脂酸C18:0碳鏈的延長油酸C18:1C20:1（廿碳烯酸）C22:1（芥酸）亞油酸C18:2◆減飽和作用亞麻酸C18:3各種脂肪酸是通過碳鏈的延長和減飽和作用形成的

40二、脂肪酸的遺傳相關(guān)

芥酸與油酸高度負(fù)相關(guān)r=-（0.9219—0.99291）(周永明)

油酸與亞油酸高度負(fù)相關(guān)主要脂肪酸可分為兩組，它們的遺傳相關(guān)關(guān)系為：

棕櫚酸、油酸+亞油酸、亞麻酸之間正相關(guān)負(fù)相關(guān)芥酸、廿碳烯酸之間正相關(guān)二、脂肪酸的遺傳相關(guān)411.低芥酸種質(zhì)及來源1956年，加拿大從西德引進(jìn)飼用甘藍(lán)型油菜品種Liho1957-1964年，加拿大：Stefansson,B.R教授育成世界上第一個(gè)低芥酸品種Oro127株Liho（6-50%)溫室、自由種子（6%）負(fù)向選擇＜0.5%植株自交Liho自交系（低芥酸）

Stefansson,B.R三、低芥酸的基因源及其遺傳

1.低芥酸種質(zhì)及來源Stefansson,B.R三、低芥酸的422.芥酸含量的遺傳1）甘藍(lán)型油菜芥酸含量的遺傳

Golden×Liho41.3%0%E1E1E2E2e1e1e2e2

F1

E1e1E2e2基因型

芥酸%

比例22-25%

e1e1e2e2011E1e1e2e29-104e1e1E2e2e1e1E2E2E1E1e2e218-20615E1e1E2e2E1e1E2E227-304E1E1E2e2E1E1E2E236-4012.芥酸含量的遺傳43

甘藍(lán)型油菜的芥酸含量受兩對加性胚基因控制，每個(gè)E基因控制9－13％的芥酸含量。

胚基因------種子胚內(nèi)的遺傳物質(zhì)或DNA片段例：

某一油菜植株的芥酸基因型為E1e1E2e2(含量20-25%),其自交所產(chǎn)生的單粒種子的芥酸含量變幅0-46%。

甘藍(lán)型油菜的芥酸含量受兩對加性胚基因控制，每442）白菜型油菜芥酸含量的遺傳

芥酸受胚基因型控制芥酸含量受一對主效基因控制，EAEA或eaeaEA基因的效應(yīng)大于甘藍(lán)型油菜E基因的效應(yīng)。3）芥菜型油菜的芥酸遺傳與甘藍(lán)型油菜相似，受兩對具有加性作用的胚基因控制。2）白菜型油菜芥酸含量的遺傳45

改良油菜脂肪酸可以采用系統(tǒng)選擇、誘變技術(shù)（Robbelen,1995；Jambhukar,1999;Oram,1999）、雜交轉(zhuǎn)育、種間雜交（Raney，1999；Skarzhinskaya,1998）或基因工程的方法（Qio，2001）四.油菜的脂肪酸改良四.油菜的脂肪酸改良461.低芥酸育種（1）系統(tǒng)選擇1956年，加拿大從西德引進(jìn)飼用甘藍(lán)型油菜品種Liho

127株Liho（6-50%)溫室、自由種子（6%）負(fù)向選擇＜0.5%植株自交Liho自交系（低芥酸）1.低芥酸育種（1）系統(tǒng)選擇47（2）雜交育種

單交育種1957年，Stefansson,B.R與Downey合作通過

Nugget×Liho

1964年

Oro（芥酸<5%）

世界上第一個(gè)低芥酸油菜品種

（2）雜交育種482.高油酸1)油酸的作用

（1）人體必需脂肪酸（2）可降低人體血液中低密度脂蛋白的濃度（3）油炸食品2)高油酸育種(1)篩選自然突變體芬蘭人J.P.Vilkki(1995)在白菜型油菜中發(fā)現(xiàn)油酸含量達(dá)85-90%的育種材料。(2）人工誘變德國B.kucker,G.Robbelen(1995)利用EMS處理冬甘藍(lán)型油菜，得到油酸含量高達(dá)75-80%的突變體。2.高油酸49誘變育種化學(xué)誘變處理的基本程序

Wotan種子水泡5小時(shí)2％EMS溶液泡10小時(shí)水洗5小時(shí)，干燥后播種從2000個(gè)自由授粉單株中獲得19個(gè)植株的油酸高于Wotan半粒法分析單粒種子，油酸>70％的種子播種從298個(gè)M3代家系的2086個(gè)單株中獲得了油酸含量為80.4%(原Wotan平均油酸含量為64.5%)誘變育種化學(xué)誘變處理的基本程序Wotan種子水泡5小50M1M2M3平均M3最優(yōu)株植株號植株號18：1nC18:1SDC18:1C18:2C18:3195081470776.75472.53.7678.27.07.3195171456478.55771.03.2280.46.74.8195661469274.01074.32.3477.47.86.6196461485171.2972.63.5677.78.36.1196841493171.51075.41.5277.57.57.3Wotan1161.51.84化學(xué)誘變處理冬油菜品種Wotan后5個(gè)突變體各代油酸含量（％）的變化表現(xiàn)M1M2M3平均M3最優(yōu)株植株號植株號18：1nC18:1S51（3）基因工程（操作脂肪酸合成酶系統(tǒng)）油酸△12-脫飽和酶(FAD2;oleic△12-desaturase)基因的反義RNAβ-酮酰-輔酶A合成酶（FAE1；beta-ketoacyl-CoAsynthase）基因的反義RNA硬脂酸C18:0

◆阻止碳鏈延長油酸C18:1C20:1(廿碳烯酸)C22:1(芥酸)◆…阻止減飽和作用亞油酸C18:2亞麻酸C18:3

轉(zhuǎn)基因油菜進(jìn)入田間試驗(yàn)(＞80%)（3）基因工程（操作脂肪酸合成酶系統(tǒng)）52轉(zhuǎn)基因結(jié)構(gòu)16：018：018：118：218：320：122：1對照（Westar品種）3.91.867197.50.80.6Napin:FAD24.31.484.15.22.90.90.5（共抑制）Napin:種子特異啟動子轉(zhuǎn)基因油菜脂肪酸組成轉(zhuǎn)基因結(jié)構(gòu)16：018：018：118：218：320：12533.低亞麻酸育種1)特點(diǎn)

亞麻酸含三個(gè)不飽和鍵(C18:3)，易氧化，所形成氧化物有臭味，致使菜籽油變質(zhì)，不耐儲藏。一般菜籽油含9－12%的亞麻酸，低亞麻酸標(biāo)準(zhǔn)＜3%。2)低亞麻酸基因遺傳由L1L2兩個(gè)基因控制(Scarthetal,1999)3)低亞麻酸育種

（1）人工誘變EMS誘變加拿大：利用Robbelen提供的突變體（M11）選育出亞麻酸含量為3%的品種Stellar。德國：北德育種公司（NPZ）也利用M11選育出低亞麻酸品種。3.低亞麻酸育種54（澳）芥菜型高芥酸油菜Accession42

×

甘藍(lán)型雙低油菜TowerISX－4788(F2)連續(xù)定向選擇

IXLIN低亞麻酸（3.4%）低芥酸品系（2）種間雜交（澳）芥菜型高芥酸甘藍(lán)型雙低油菜ISX－4788(F2)連續(xù)55（3）基因工程亞油酸△18-去飽和酶(FAD3，Linoleate△18-desaturase)基因的反義RNA亞油酸C18:2

◆…阻止減飽和作用亞麻酸C18:3

低亞麻酸轉(zhuǎn)基因油菜進(jìn)入大田生產(chǎn)第二章菜油品質(zhì)改良課件56轉(zhuǎn)基因結(jié)構(gòu)16：018：018：118：218：320：122：1對照（Westar