10月9日，植物学领域权威期刊The Plant Journal在线发表了18luck新利电竞 生命科学与技术学院栗茂腾教授课题组的研究结果，论文标题为“Class A lysophosphatidic acid acyltransferase 2 from Camelina sativa promotes very long-chain fatty acids accumulation in phospholipid and triacylglycerol”（论文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/tpj.15999）。该研究首次发现了在磷脂上促进超长链脂肪酸积累的关键基因，为突破超长链脂肪酸生产的技术瓶颈提供突破口。

超长链脂肪酸（VLCFAs）是脂肪酸碳链长度大于18个碳的一类脂肪酸，在工业生产及食品保健领域有重要价值。以芥酸（C22:1）为例，芥酸分子碳链长，疏水性和防水性强，润滑性能优异，是一种重要的油脂化学产品，在冶金、机械、橡胶、化工、油漆、纺织、制造和医药等领域有广泛用途。目前，工业用VLCFAs的来源主要是从自然界植物种子和深海鱼中提取，远不能满足工业使用需求。

十字花科植物，如海甘蓝和油菜等的一些品种（系）或种质资源的种子中含有丰富的VLCFAs-芥酸，其含量可达50%以上。故在十字花科植物中进一步提高VLCFAs含量一直是当前研究的热点之一。近年来，在油料作物种子中通过基因工程手段提高VLCFAs含量已获得一定程度的成功，但也遇到了技术瓶颈。如转基因种子的含油量下降、磷脂酰胆碱（PC）上VLCFAs含量低以及无法进一步提高VLCFAs在甘油三脂（TAG）中的积累等问题。因此，寻找具有促进VLCFAs在PC上积累的基因，并应用于基因工程及合成生物学中，具有重要应用价值。

该团队在荠蓝全基因组水平上对溶血磷脂酸酰基转移酶（LPAT）家族进行功能分析，发现隶属于A类的LPAT2在拟南芥种子中超量表达可显著提高VLCFAs含量，同时含油量也有一定水平提高。此外，该课题组还发现超表达来自拟南芥、油菜、白菜和甘蓝等代表性十字花科植物的LPAT2，同样可以促进拟南芥种子VLCFAs积累，证明了该基因可能具有功能保守性。基于此，推测LPAT2可能具有VLCFAs底物偏好性。然而，体外酶活和底物偏好性实验结果表明，尽管荠蓝LPAT2超表达系对VLCFAs活性有所提高，TAG分子的碳位分析结果也证实，荠蓝LPAT2能够小幅促进VLCFAs在sn-2位的积累。

图1荠蓝LPAT2超表达系与对照种子包含VLCFAs的PA分子百分含量

为进一步揭示荠蓝LPAT2促进VLCFAs积累的机制，通过ESI-MS/MS对脂质中间代谢物进行了分子组成检测。结果发现，超表达系种子中含有VLCFAs的磷脂分子的比例显著提高（图1）。进一步分析显示：超表达系种子VLCFAs的百分含量在LPAT2催化的直接产物磷脂酸（PA）中，相比对照组提高了4倍以上；磷脂主要组分磷脂酰胆碱（PC）和磷脂酰乙醇胺（PE）中VLCFAs的百分含量，提高了2 - 2.8倍；这与质谱检测结果一致（图2）。在此之前，并没有超表达促进磷脂中VLCFAs积累的LPAT被报道。更重要的是，磷脂分子中，双C20分子比例大幅提高，这为突破VLCFAs在种子中进一步积累的技术瓶颈提供突破口。

图 2 VLCFAs 在荠蓝LPAT2超表达系与对照种子中磷脂等脂质中间代谢物中的相对含量

本文通讯作者为生命科学与技术学院栗茂腾教授，尹永泰博士和Nadia Raboanatahiry博士为论文共同第一作者，博士生陈康、硕士生郭祯怡等同学以及来自18luck新利电竞 大学生创新创业训练计划项目小组成员也参加了相关研究工作。本研究得到国家自然科学基金（32172087）、中国博士后基金（2016M602309）等项目的资助。