植物油通常用于食品加工，生物燃料，肥皂和香水行业2021年，植物油的全球市场价值估计为2414亿美元，预计到2027年将增至3241亿美元增加植物油的产量也将有助于世界寻求可持续发展，减少产油作物所需的耕地数量

植物油的全球市场价值将在2027年增加到3241亿美元。

试图从农作物种子中生产更多的油是农业领域的一个热门研究课题可是，大多数油料作物，如油棕，大豆，向日葵，油菜籽和花生，其果实或种子中已经含有高比例的油，因此很难通过传统的作物杂交方法来增加其含油量

为了帮助植物在种子中储存更多的油，秘密在于一种植物蛋白20多年来，科学家已经证实WRI1在控制植物种子油的生产中起着重要作用

新加坡南洋理工大学的科学家已经成功地对WRI1进行了转基因，这是一种控制植物种子和食用坚果中油脂积累的蛋白质拟南芥改良后，植株种子中的油脂增加了15% ~ 18%

今年，NTU生物科学院高永贵副教授团队首次描述并报道了WRI1的高分辨率结构相关文章发表在《科学进展》杂志上，详细介绍了WRI1的分子结构，以及它如何与植物DNA结合向植物发出信号，从而增加种子油的含量

文档和参考资料的屏幕截图

为了提高植物油的产量，研究小组根据揭示的WRI1—DNA复合物的原子结构对WRI1进行了改造，以增强其对DNA的亲和力，提高出油率在实验过程中，他们选择了WRI1的一些部分进行修改，产生了几个候选的WRI1

然后，研究人员进一步测试了这些候选WRI1，以评估它们激活植物细胞产生油的能力结果表明，与原始WRI1相比，修饰WRI1的DNA增加了10倍，相应种子的含油量也更高

高永贵说，要了解植物产油的过程，不仅要准确看到WRI1的结构，还要知道它是如何与相关DNA结合的在这个过程中，WRI1蛋白是一个重要的调节因子，它可以通知植物在种子中储存多少油他们的工作相当于先看到WRI1的锁，再设计释放WRI1潜能的钥匙

研究小组在原子水平上分析了WRI1蛋白及其双螺旋DNA链的晶体结构后，注意到DNA结合域具有广泛的保守特性这意味着不同植物的WRI1蛋白几乎没有变化，也可能是许多植物共同的结合机制

首先利用WRI1的晶体结构作为靶标对WRI1进行修饰，增强蛋白质与其靶DNA的结合亲和力然后，将编码这种修饰的WRI1蛋白的指令引入目标植物细胞，植物在生产WRI1时将使用这种新的指令集

为了观察修饰WRI1如何影响油脂积累，研究人员将修饰蛋白和原始蛋白分别注射到日本烟草的叶子中，并分析三酰基甘油的水平与注射原始WRI1的对照植物相比，用修饰的WRI1蛋白处理的植物可以检测到更显著的三酰甘油峰

随后的实验表明，处理组拟南芥种子的含油量高于对照组这种转基因植物的后代也携带相同的修饰WRI1蛋白，并在种子中产生更多的油

我们知道WRI1是一种蛋白质，它与植物DNA序列结合，并触发特定的指令链，该指令链调节种子中油的积累WRI1在特定区域与DNA的结合力越强——种子中浓缩的油料植物就越多这种靶DNA在许多种子植物中高度保守，这意味着许多植物具有完全相同的机制因此，我们选择改善WRI1与其靶DNA结合的这一部分，我们可以在未来很容易地将我们的石油产量改善转化为许多不同类型的作物马教授解释道

植物种子油是人类饮食中必不可少的，有许多重要的工业用途全球对植物油的需求正在迅速增加，我们的研究将有助于可持续地提高种子油产量，并可能减少农业对环境的影响马教授补充道

展望未来，该团队已经为这种基因改造方法申请了专利，并正在寻找行业合作伙伴，将他们的发明商业化。

在一个农业可耕地有限的世界上，如果我们想解决世界饥饿问题，我们需要先进的技术来种植更多营养价值更高的食物当我们可以增加可食用种子和坚果中的脂肪含量时，一个人可以吃得更少，但仍然会因为卡路里摄入的增加而感到饱因此，与其种植更多的农作物来养活更多的人，我们还倾向于研究让农作物拥有更多热量和营养的方法，让同样多的食物养活更多的人著名食品安全专家陈教授评价说

参考

乔，钟，孔，庆，丁伟涛，林，张，张，刘明祥，李伟民，...amp高玉刚植物油生物合成关键调控因子WRINKLED1的分子基础科学进展，8，eabq1211

研究团队

论文信息

出版《科学进步》杂志。

2022年8月24日发布

关键词:植物油生物合成关键调控因子皱缩1的分子基础

文章领域植物科学