Forskare har upptäckt en ny mekanism för oljebiosyntes och hittat ett sätt att genetiskt konstruera en typ av testväxt för att mer effektivt producera olika typer av fröolja som den annars inte skulle göra.

Även om ingenjörskonsten är proof-of-concept, kan denna upptäckt leda till förbättrad produktion av värdefulla oljor som används i livsmedel och av en rad olika industrier. Studien, ledd av forskare från Washington State University, publicerades i tidskriften Nature Communications .

"Forskare har arbetat med att producera nya fröoljekompositioner i decennier, men för det mesta får du bara små mängder av den önskade oljan", säger Phil Bates, professor vid WSU och huvudförfattare till studien.

Bates och hans medförfattare fann att Physaria fendleri, en växt relaterad till raps, naturligt kan ändra fettsyrasammansättningen i sin fröolja efter att den redan är gjord, något som ingen visste att någon växt kunde göra. De upptäckte den genetiska mekanismen Physaria använder för att göra dessa förändringar, och sedan genetiskt modifierade en besläktad växt som heter Arabidopsis för att göra samma fettsyraförändringar.

Den modifierade Arabidopsis övervann metaboliska flaskhalsar och producerade betydande mängder av en olja som liknar ricinolja som den inte producerar naturligt.

Växtoljor används i livsmedels-, läkemedels-, kosmetik-, industri-, kemiska och biobränsleindustrin. Växtoljors värde härrör från dess fettsyrasammansättning. Cirka 90 % av oljan är värdefull för industriell användning i grödor som ricinbönor, sa Bates.

Men om de önskvärda oljeproducerande generna överförs till en annan växt, är endast små mängder av den producerade oljan användbara av industrin. Den nyupptäckta mekanismen för oljebiosyntes visar ett sätt att höja produktionen igen.

"Vi har alltid trott att när växter ackumulerar olja under utveckling av fröer, så är det slutprodukten", säger Bates, en fakultetsmedlem vid WSU:s Institute of Biological Chemistry. "Men vi upptäckte att Physaria, efter att ha tillverkat olja, tar bort några av fettsyrorna i oljan och ersätter det med andra."

Dessa oljor kan ersätta beroendet av att odla farliga grödor, som ricin. Ricinväxter är förbjudna i USA eftersom de också producerar ricin, ett farligt gift. Ricinolja är värdefull i industriella smörjmedel, men dyr eftersom endast ett fåtal nationer kan odla växterna, antingen lagligt eller miljömässigt.

"Vi kan använda denna nya biosyntetiska process som ett verktyg för att ändra oljesammansättningen," sa Bates. "Vi är vid startpunkten för att sätta in detta i växter. Vi vill så småningom producera hälsosamma fettsyror bortom industriell användning."

Bates och hans kollegor tittar också på andra anläggningar för att se om de gör liknande ombyggnader av oljor efter produktion.

"Vi har inte identifierat några andra än, men vi har aldrig tittat förut," sa Bates. "Detta är en ny upptäckt som ingen visste att växter kunde göra. Vi vill se om vanliga växtväxter, som raps, också kan göra denna ombyggnad."

Andra potentiella användningsområden för denna process inkluderar mat för människor och biobränslen, särskilt flygbränsle.

Projektet var ett samarbete mellan Bates lab och Smertenko lab både i Institute of Biological Chemistry vid WSU samt två labb från U.S. Department of Agriculture.

Mer information: Prasad Parchuri et al, Identifiering av triacylglycerol-ombyggnadsmekanism för att syntetisera ovanliga fettsyror som innehåller oljor, Nature Communications (2024). DOI:10.1038/s41467-024-47995-x

Journalinformation: Nature Communications

Tillhandahålls av Washington State University