劉 念， 范其新， 蒙大慶， 湯天澤， 李芝凡， 李迎春， 謝卓霖

(綿陽市農業(yè)科學研究院，四川 綿陽 621023)

油菜是中國重要的油料作物，也是中國主要食用油來源，它的重要性越來越被人們所重視［1-4］。中國油菜常年種植面積和總產都居世界第一位，總面積為世界油菜面積的23.4%，總產為世界油菜總產的22.6%［5］。中國油菜主要分為食用油菜和工業(yè)油菜，其籽粒脂肪酸主要成分為棕櫚酸、油酸、亞油酸、亞麻酸、芥酸等，其中食用油菜籽粒的主要營養(yǎng)成分是油酸與亞油酸［6］。人體自身無法合成亞油酸與亞麻酸，必須從外界攝入。亞油酸易被人體消化吸收，能夠降低體內血清膽固醇和甘油三酯含量，具有軟化血管、阻止血栓形成等作用。油酸具有減少血漿中低密度脂蛋白膽固醇含量，預防及治療動脈硬化的作用，而且在純化、儲存和加熱過程中不易氧化［7-8］。所以油菜育種的一個重要目標就是提高食用菜籽油中油酸的含量。長鏈脂肪酸芥酸在人體中碳鏈消化率低，并且實驗證明它容易誘發(fā)冠心病、脂肪肝等疾?。?］。從營養(yǎng)價值來說，芥酸對人體和動物體十分不利。從工業(yè)用途來說，芥酸是重要的工業(yè)原料。芥酸及其衍生物廣泛應用于化工行業(yè)，除用作溶劑和潤滑劑外，還是香料、化妝品、油漆等化學用品的原料。另外高芥酸含量的菜籽油可以直接作為柴油機燃料，被稱為二十一世紀的化工原料［9-11］。

在植物中，低于18碳(18C)的脂肪酸合成是在質體中進行的。在種子里，脂肪酸的合成是在未分化的質體中進行的。脂肪酸從頭合成系統(tǒng)產生鏈長18C以下的飽和脂肪酸，如棕櫚酸和硬脂酸;超長鏈脂肪酸合成系統(tǒng)合成鏈長18C以上的脂肪酸，如二十碳烯酸和芥酸;脂肪酸去飽和系統(tǒng)在去飽和的作用下產生不飽和脂肪酸，如油酸、亞油酸和亞麻酸。乙酰輔酶A羧化酶(ACCase)基因(bccp等)、脂肪酸延長酶基因(fae1)和脂肪酸脫氫酶基因(fad2)分別是以上3個系統(tǒng)中調控脂肪酸合成的關鍵基因［12］。前人對油菜種子發(fā)育過程中脂肪酸合成代謝途徑已有較多的研究，了解油菜籽粒發(fā)育過程中不同脂肪酸的累積模式及其相互關系對于定向調控油菜種子的脂肪酸組成具有十分重要的理論和實踐意義。本試驗利用近幾年選育的雙低和特高芥酸油菜品種，探索高、低芥酸品種中脂肪酸累積模式，并對各脂肪酸含量進行相關分析，為高、低芥酸油菜產量提高、品質改良提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 供試材料

低芥酸油菜品種綿油88(種子芥酸含量0.58%，含油率39.08%)和高芥酸品種綿油309(種子芥酸含量55.15%，含油率42.86%)，由綿陽農業(yè)科學研究院選育與提供，于2011年9月播種在四川省綿陽農業(yè)科學研究院內。油菜開花期間在大田選擇發(fā)育一致的植株，標記主花序和第一分枝花序上同一天開的花，開花10 d后每5 d取1次莢，開花后50 d最后1次取莢，共取9次。標記時間和日期，陽光下曬干，常溫保存。

1.2 試驗方法

參照國標(GB/T 17377-1998動植物油脂脂肪酸甲酯的氣相色譜分析)［13］，將油菜籽粉碎，每份樣品取0.5 g左右，3次重復，放入10 ml的離心管中，加入石油醚-乙醚混合液2.0 ml，加蓋過夜。再加入KOH-甲醇溶液1.5 ml，充分混勻，靜置 2～3 h，加蒸餾水定容至10.0 ml。約0.5 h后吸取上清液(＞0.5 ml)移至2.0 ml樣品瓶中，然后置于百位進樣盤中，經自動進樣器(Agilent Ge Injector)轉入色譜柱，進行色譜分析。

氣相色譜法測定油菜籽粒中脂肪酸的含量，儀器型號為Agilent7890-GC。分析條件:入口溫度260℃，入口壓強172 kPa，柱內平均流速42 cm/s，柱內流量1.5 ml/min，氫氣流量40 ml/min，空氣流量400 ml/min，氮氣流量 25 ml/min，一次上樣體積1.0μl，分流比100∶1。脂肪酸成分以標準品與樣品中脂肪酸的相對保留時間來定性，面積歸一化法進行定量［13-14］。

1.3 數(shù)據分析

氣相色譜分析結果以12種脂肪酸的絕對含量(mg/g)和相對含量(%)表示。依據12種脂肪酸的量計算脂肪酸總量(mg/g)。脂肪酸絕對含量計算公式為Ki=Ai×ms/(As×m)，其中Ai為第i種脂肪酸組分的峰面積，As為內標的峰面積，ms為內標物質量，m為樣 品 干 質 量［15］。相 對 含 量(%)=Ai/∑Ai×100%。重復3次。采用Microsoft Office Excel 2003作圖，利用SPSS軟件進行數(shù)據的相關分析。

2 結果

2.1 油菜籽粒成熟過程中棕櫚酸含量的變化

由圖1可以看出，綿油88和綿油309在開花后第10 d就能檢測到大量的棕櫚酸，在第15 d其含量達到最大值，分別是19.178%和22.032%。說明棕櫚酸在授粉后就大量累積，之后含量不斷緩慢下降，在開花后第25 d到第50 d含量變化很小，綿油88和綿油309含量分別下降了1.369%和1.422%。在開花后10 d到15 d綿油88中的棕櫚酸含量都是低于綿油309的，在第20 d后綿油88中棕櫚酸的含量高于綿油309，這與油菜品種中脂肪酸的去飽和酶含量和活性有關?？偲饋砜?，這兩個品種棕櫚酸的累積模式基本一致。

圖1 油菜籽粒發(fā)育過程中棕櫚酸積累動態(tài)Fig.1 Dynamic change of the palm itic acid content during rapeseed development

2.2 油菜籽粒成熟過程中油酸含量的變化

開花后第10～25 d，綿油88的油酸含量就快速上升，從10.247%升到54.640%，然后進入一個緩慢上升的平臺期;綿油309從開花第10～15 d油酸含量有所下降，之后快速上升到達峰值28.462%，然后又緩慢的下降至最低值13.796%(圖2)。在開花后20 d內，高、低芥酸品種中的油酸含量差異不大，但是在開花25 d后含量差異明顯，高芥酸品種油酸含量低，低芥酸品種油酸含量高。

圖2 油菜籽粒發(fā)育過程中油酸酸積累動態(tài)Fig.2 Dynamic change of the oleic acid content during rapeseed development

2.3 油菜籽粒成熟過程中亞油酸含量的變化

從圖3可以看出，綿油88和綿油309在開花后第10 d就能檢測到大量的亞油酸。綿油88隨著時間的推移，亞油酸含量不斷下降，開花后第10～25 d快速下降，之后進入一個平臺期;綿油309在第10～15 d亞油酸含量有少量累積，然后快速下降，第25 d后也是一個平臺期。總體上看，在高、低芥酸品種中，亞油酸的累積模式基本一致。

圖3 油菜籽粒發(fā)育過程中亞油酸積累動態(tài)Fig.3 Dynamic change of the linoleic acid content during rapeseed development

2.4 油菜籽粒成熟過程中亞麻酸含量的變化

綿油88在開花后第10 d就可以檢測到大量的亞麻酸(含量25.317%)，之后進入一個快速下降期，在第25 d后，含量變化不大;綿油309在開花后第20 d前亞麻酸含量明顯低于綿油88，綿油309的亞麻酸累積過程較綿油88平穩(wěn)，含量在8.008%至12.975%之間(圖4)。

圖4 油菜籽粒發(fā)育過程中亞麻酸積累動態(tài)Fig.4 Dynamic change of the linolenic acid content during rapeseed development

2.5 油菜籽粒成熟過程中花生烯酸含量的變化

從圖5可以看出在綿油88中，花生烯酸的合成明顯受阻，含量很少。但是在高芥酸品種綿油309中從開花后第15 d開始含量就逐漸上升，在第25 d時到達峰值(9.619%)，之后進入平臺期，在開花第40 d后含量又開始下降，成熟時的含量是5.377%，其合成規(guī)律可以基本概括為“升-平-降”。

2.6 油菜籽粒成熟過程中芥酸含量的變化

圖5 油菜籽粒發(fā)育過程中花生烯酸積累動態(tài)Fig.5 Dynamic change of the eicosenoic acid content during rapeseed development

綿油88的芥酸含量很低(圖6)，說明在低芥酸品種中，芥酸的合成途徑是受阻的。在綿油309中從開花后第10 d開始就快速合成芥酸，其含量一直處于累積的過程，其中第15～30 d、第40～50 d這2個時期合成較快，可以推測在高芥酸品種油菜綿油309中芥酸有2個快速合成期，這與前人的研究結果［16］一致。

圖6 油菜籽粒發(fā)育過程中芥酸積累動態(tài)Fig.6 Dynamic change of the erucic acid content during rapeseed development

2.7 油菜籽粒發(fā)育過程中主要脂肪酸含量間相關性分析

表1列出了綿油88和綿油309種子發(fā)育過程各種主要脂肪酸百分含量之間的相關系數(shù)。高、低芥酸品種中棕櫚酸含量與油酸含量呈負相關，這可能與棕櫚酸是油酸合成的前體有關。棕櫚酸含量與花生烯酸含量、芥酸含量呈負相關，與亞麻酸含量呈顯著正相關。棕櫚酸含量與亞油酸含量在高、低芥酸品種中相關性相反，在高芥酸品種中呈顯著正相關，在低芥酸品種中呈顯著負相關。油酸含量與亞油酸含量和亞麻酸含量呈負相關，與花生烯酸含量和芥酸含量呈正相關。在高芥酸品種中，油酸含量與亞油酸、亞麻酸含量相關性較低，相關系數(shù)分別是-0.356、-0.127;與花生烯酸含量的相關性較高，為0.549，可能在高芥酸品種中脂肪酸延長酶基因(fae1)的活性較高，脂肪酸主要向碳鏈延長方向轉化。在低芥酸品種中，油酸含量與亞油酸、亞麻酸含量的相關系數(shù)高，分別是-0.997＊＊和-0.912＊＊(P＜0.01)，與花生烯酸含量的相關性低。

2.8 高、低芥酸油菜脂肪酸合成過程中油酸含量/亞油酸含量比值、油酸含量/花生烯酸含量比值分析

2個品種脂肪酸合成過程中油酸含量/亞油酸含量比值、油酸含量/花生烯酸含量比值隨時間的變化分別見表2和表3。油酸含量/亞油酸含量比值綿油88明顯高于綿油309，相關系數(shù)是0.815＊＊(P＜0.01)，達到極顯著水平;亞油酸含量/花生烯酸含量比值中綿油88也明顯高于綿油309，相關系數(shù)是-0.765＊＊(P＜0.05)，達到顯著水平。

表1 油菜籽粒發(fā)育過程中主要脂肪酸含量間的相關系數(shù)Table 1 Correlation coefficients between main fatty acids contents during rapeseed development

表2 油菜脂肪酸合成過程中油酸含量/亞油酸含量比值的變化Table 2 The change of oleic acid/linoleic acid ratio during systhesis of fatty acid of rapeseed

表3 油菜脂肪酸合成過程中油酸含量/花生烯酸含量比值的變化Table 3 The change of oleic acid/eicosenoic acid ratio during systhesis of fatty acid of rapeseed

3 討論

脂肪酸組成是決定食用油品質的重要因素，油菜中脂肪酸主要成分是棕櫚酸、油酸、亞油酸、亞麻酸、芥酸等，在不同的油菜品種中各種脂肪酸的相對比例不同。高、低芥酸油菜品種在脂肪酸積累過程中，棕櫚酸、亞油酸、亞麻酸積累模式基本一致，油酸、花生烯酸、芥酸的累積方式上差異較大。在高芥酸品種中，油酸與亞油酸、亞麻酸相關性較低，與花生烯酸的相關性較高。在低芥酸品種中，油酸與亞油酸、亞麻酸的相關性較高，與花生烯酸的相關性較低?？赡茉诘徒嫠崞贩N中fad2(脂肪酸脫氫酶2)的活性較高，脂肪酸在脫氫酶的作用下完成去飽和作用［17］。這也在一定程度上說明油酸處于脂肪酸延長系統(tǒng)和去飽和系統(tǒng)的交叉點［18］。

本研究分析了油酸含量/亞油酸含量比值、油酸含量/花生烯酸含量比值，高低芥酸品種相關系數(shù)都達到極顯著水平，這說明芥酸合成量在高、低芥酸品種間相對穩(wěn)定，并對油酸向亞油酸、油酸向花生烯酸轉化量的影響較小。油酸處于2條路徑的交叉點，分別向亞油酸和花生烯酸轉化，高、低芥酸品種中由于脂肪酸延長和去飽和的酶活性和底物不一樣，造成了油菜品種中芥酸合成的差異。這也說明了培育高、低芥酸油菜的可能性。

前人研究結果表明，脂肪酸的合成受各種酶的調控，種子脂肪酸累積過程中主要受fae1、fad2的影響。不同的脂肪酸在不同時期含量不同，其規(guī)律主要表現(xiàn)為酶活性與底物特異性。在綿油88中，授粉前20 d，油酸增加，亞油酸、亞麻酸減少，說明此時控

制油酸向亞油酸轉化的fad2活性很小，授粉后第20～25 d棕櫚酸、亞油酸、亞麻酸含量下降，油酸、花生烯酸含量增加，說明這個階段fae1的活性比fad2的活性高，主要是向脂肪酸碳鏈延長的方向轉化。在綿油309中，授粉后前15 d以亞油酸合成量增加和油酸合成量下降為主，說明此時控制油酸向亞油酸轉化的fad2活性很大，并且亞油酸的合成底物是油酸;授粉后第15～20 d，油酸含量開始增加，同時棕櫚酸含量開始下降，說明此時控制棕櫚酸向油酸轉化的酶活性較高，并且油酸的積累來自棕櫚酸;授粉后第15～25 d花生烯酸含量增加，亞油酸與棕桐酸含量下降，說明油酸轉化花生烯酸的fae1活躍，同時花生烯酸的底物可能來自棕櫚酸;授粉后第 40～50 d芥酸含量增加，伴隨花生烯酸、亞麻酸、亞油酸和油酸含量下降，推測可能此時芥酸的來源是油酸。

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