[发明专利]一种提高鱼类omega-3多不饱和脂肪酸的方法及应用

说明书

技术领域

本发明属于水产经济动物基因工程育种技术领域，涉及一种提高鱼类omega-3多不饱和脂肪酸的方法及应用，具体涉及促进多不饱和脂肪酸合成的两个去饱和酶fat2和fat1重组基因，涉及这两个重组基因表达载体的制备方法，还涉及这两个重组基因共同配合使用的方法，以及该方法在鱼类基因工程育种中的用途。

背景技术

Omega-3多不饱和脂肪酸，包括DHA和EPA是一类有利于人体健康的脂肪酸。越来越多的流行病学和临床调查表明，EPA和DHA对很多疾病有预防和缓解的作用，这些疾病包括动脉粥样硬化、心血管疾病、中风、神经疾病、肥胖、2型糖尿病、癌症和自身免疫疾病。但是，包括人类在内的高等动物，缺少omega-3去饱和酶和delta-12去饱和酶，因此失去从头合成这类脂肪酸的能力(Nakamura,2004)，必需从食物中获取这类脂肪酸。

深海鱼类是omega-3脂肪酸的主要来源。从头合成的长链omega-3多不饱和脂肪酸的主要来源是海洋中的藻类，海洋鱼类通过摄食这些富含omega-3脂肪酸的海藻，使得omega-3多不饱和脂肪酸在它们体内积累。目前，海洋渔业资源逐渐地枯竭(FAO,2012)。鱼粉价格的上升，使得水产养殖中使用植物油脂和植物蛋白替代传统生产中使用的鱼油和鱼粉(Miller,2008)。这使得水产养殖鱼类中omega-3脂肪酸含量不断降低。这些矛盾和问题迫使人们不断寻找和开发新的omega-3脂肪酸的食物来源。

转基因技术作为一种新的育种手段(Chen,1996)(Fu,2005)(Zhu,2000)，可以赋予转基因动物本身不具备的能力。运用转基因技术促进鱼类多不饱和脂肪酸的合成已经在斑马鱼这种模式动物中尝试。这些研究的主要策略是通过转基因过表达涉及长链多不饱和脂肪酸合成的延长酶和去饱和酶(Alimuddin,2005;Alimuddin,2008;Alimuddin,2007;Kabeya,2014)，这些延长酶和去饱和酶能够以18:2n-6和18:3n-3底物，进一步合成长链的ARA、EPA和DHA多不饱和脂肪酸。

然而，包括斑马鱼在内的淡水鱼类自身拥有脂肪酸去饱和酶和延长酶(Monroig,2011)。淡水鱼从食物摄取短链不饱和脂肪酸（如18:2n-6,或18:3n-3）后，它们可以通过去饱和酶和延长酶生成长链多不饱和脂肪酸（20:4n-6,或20:5n-3）。并且omega-3长链多不饱和脂肪酸EPA和DHA的生成是底物浓度依赖(Senadheera,2011)(Thanuthong,2011)，即18:3n-3浓度依赖的。在鱼类中过表达脂肪酸去饱和酶和延长酶基因，从而提高长链多不饱和脂肪酸的合成通路活性，这种策略并不能从根本上解决鱼类缺少从头合成omega-3多不饱和脂肪酸能力的问题，即不能从头生成18:3n-3的能力。

fat2基因是线虫中的一个delta-12去饱和酶基因，它可以将18:1转化成18:2n-6(Peyou-Ndi,2000)，是一个填补不饱和脂肪酸从头合成通路断裂的一个重要的去饱和酶基因。fat1基因是在线虫中的一个omega-3去饱和酶，它可以将omega-6不饱和脂肪酸转变成omega-3不饱和脂肪酸(Spychalla,1997;Kang,2001),如将18:2n-6转变成18:3n-3；20:4n-6转变成20:5n-3。因此，我们提出，同时将两个脂肪酸去饱和酶fat2和fat1基因引入鱼类中，可以使鱼类获得从头合成omega3多不饱和脂肪酸的能力，即从18:1生成18:2n-6，18:2n-6生成18:3n-3；通过两个脂肪酸去饱和酶基因的同时配合作用，一方面fat2和fat1为omega-3长链多不饱和脂肪酸的生成提供更多的18:3n-3底物，另一方面，fat1基因还可以将omega-6长链多不饱和脂肪酸转变成omega-3长链多不饱和脂肪酸。因此，fat2和fat1重组基因的同时使用，可以增加鱼类的omega-3脂肪酸含量。这种方法为omega-3多不饱和脂肪酸的获取提供了新的食物来源。

发明内容

本发明的目的是提供了一种提高鱼类omega-3多不饱和脂肪酸的方法，方法简单，易行，可获得富含omega-3多不饱和脂肪酸的经济鱼类，适于大规模生产。