海洋单细胞微藻EPA/DHA生物合成相关基因的筛选与鉴定及其在植物中高效表达的密码子偏性研究

Omega-3超长链不饱和脂肪酸EPA和DHA对心血管疾病的防治以及胎、婴、幼儿视网膜和大脑皮层的发育等均起重要的作用。EPA和DHA主要来源于海洋鱼类，天然植物油中不含这类脂肪酸。通过转基因技术在植物中生产这类脂肪酸将是取代或补充海洋EPA和DHA的理想来源。目前EPA和DHA已在拟南芥、大豆与亚麻等多种植物中合成，但其含量远远低于海鱼中的含量，成为制约市场开发此类转基因植物油的关键因素。本研究拟从高产EPA和DHA的海洋单细胞微藻中克隆鉴定一批脂肪酸去饱和酶与链延长酶等关键酶新基因，并研究分析它们与高等植物基因密码子偏好性模式的差异，优化改造这类酶基因的偏好性密码子为植物最优密码子，以提高该类基因在植物中的表达水平，为提高转基因植物中EPA尤其是DHA产量提供新的思路和理论指导。

EPA和DHA主要来源于海洋鱼类，天然植物油中不含这类脂肪酸。通过转基因技术在植物中生产这类脂肪酸将是取代或补充海洋EPA和DHA的理想来源。目前限制此类转基因植物油市场开发的关键因素是EPA和DHA产量太低。本研究分别从富含EPA或DHA的球等鞭金藻、马铃薯致病疫霉和强壮前沟藻中，克隆并鉴定了EPA/DHA合成代谢途径中的相关酶基因多个，申请了3项新基因国家发明专利，为植物转基因生产鱼油提供了基因资源；从分子水平首次鉴定了马铃薯致病疫霉中AA/EPA的合成代谢途径；设计了多种单基因密码子优化方案，并通过在酵母中对各种密码子优化方案进行鉴定分析，确定了单基因N端最佳密码子优化方案，为提高转基因植物中EPA/DHA产量提供新的方法和依据，具有重要理论与生产实践指导意义。