植物神经酸研究进展

doi:10.19586/j.2095-2341.2022.0102

生物技术进展 ›› 2022, Vol. 12 ›› Issue (5): 664-672.DOI: 10.19586/j.2095-2341.2022.0102

植物神经酸研究进展

范一铭¹(), 高桂珍², 薛羽君¹, 伍晓明¹()

^1.中国农业科学院油料作物研究所，农业农村部油料作物生物学与遗传育种重点开放实验室，武汉 430062
^2.嘉应学院生命科学学院，广东梅州 514000

收稿日期:2022-06-13 接受日期:2022-08-05 出版日期:2022-09-25 发布日期:2022-09-30
通讯作者: 伍晓明
作者简介:范一铭 E-mail: 1335814462@qq.com；
基金资助:
国家科技资源共享服务平台项目(NCGRC-2022-016);农业农村部精准鉴定项目(19221950)

Research Progress on Plant Nervonic Acid

Yiming FAN¹(), Guizhen GAO², Yujun XUE¹, Xiaoming WU¹()

^1.Key Laboratory of Biology and Genetic Improvement of Oil Crops，Ministry of Agriculture and Rural Affairs，Oil Crops Research Institute of Chinese Academy of Agricultural Sciences，Wuhan 430062，China
^2.College of Life Sciences，Jiaying University，Guangdong Meizhou 514000，China

Received:2022-06-13 Accepted:2022-08-05 Online:2022-09-25 Published:2022-09-30
Contact: Xiaoming WU

摘要/Abstract

摘要：

神经酸是一种超长链单不饱和脂肪酸，最初发现于哺乳动物神经组织中，是脑部神经组织和神经细胞的天然核心成分，具有修复受损神经纤维、帮助神经细胞再生的功能。神经酸的来源由动物到植物的转变极大地促进了神经酸的研究。近年来，国内外科学家尝试通过转基因技术进行高神经酸植物的遗传改良。含神经酸的油菜在神经酸植物来源中脱颖而出，有望解决神经酸短缺的现状。综述了植物中神经酸的生理功能和来源，介绍了植物中神经酸的生物合成途径和从植物中提取神经酸的工艺，以期为植物神经酸相关研究和油菜创新育种提供理论参考。

关键词: 神经酸, 生理功能, 合成途径, 遗传改良

Abstract:

Nervonic acid is a kind of very-long chain monounsaturated fatty acid which was found in mammalian nerve tissue first. Nervonic acid is the core natural component of brain nerve tissue and nerve cells， with the function of repairing damaged nerve fibers and helping nerve cell regeneration. The transition of neuroic acid sources from animal to plant has greatly promoted the study of neuroic acid. In recent years， scientists at home and abroad have tried to genetically improve the content of nervonic acid in plants by transgenic technology. Rapeseed containing nervonic acid stands out among the plant sources of nervonic acid， which is expected to solve the shortage of nervonic acid. The physiological functions and sources of neuroic acid in plants were reviewed， and the biosynthetic pathway and extraction technology of neuroic acid from plants were introduced， which was expected to provide theoretical reference for the research on neuroic acid and rapeseed innovative breeding.

Key words: nervonic acid, physiological function, synthetic pathway, genetic improvement

中图分类号:

S330

范一铭, 高桂珍, 薛羽君, 伍晓明. 植物神经酸研究进展[J]. 生物技术进展, 2022, 12(5): 664-672.

Yiming FAN, Guizhen GAO, Yujun XUE, Xiaoming WU. Research Progress on Plant Nervonic Acid[J]. Current Biotechnology, 2022, 12(5): 664-672.

图/表 3

参考文献 81

1	TU X, WAN J, XIE Y, et al.. Lipid analysis of three special nervonic acid resources in China[J]. Oil Crop Sci., 2020, 5: 180-186.
2	王性炎, 王姝清. 神经酸研究现状及应用前景[J]. 中国油脂, 2010, 35(3): 1-5.
3	KLENK Z. A new cerebroside from the brain[J]. Phys. Biol. Chem., 1925, 145: 244-260.
4	TSUJIMOTO M. New fatty acid in shark-liver oil[J]. J. Soc. Chem., 1926, 46: 385-388.
5	刘速速, 周庆礼, 孙华, 等. 神经酸的功能及提纯工艺研究进展[J]. 中国油脂, 2019, 44(10): 142-146.
6	BABIN F, SARDA P, LIMASSET B, et al.. Nervonic acid in red blood cell sphingomyelin in premature infants: an index of myelin maturation?[J]. Lipids, 1993, 28(7): 627-630.
7	COOK C, BARNETT J, COUPLAND K, et al.. Effects of feeding Lunaria oil rich in nervonic and erucic acids on the fatty acid compositions of sphingomyelins from erythrocytes, liver, and brain of the quaking mouse mutant[J]. Lipids, 1998, 33(10): 993-1000.
8	潘建国, 王开发. 花粉健脑益智作用机理及其新进展[J]. 中外食品, 2004, 12: 31.
9	袁华, 王清华, 王韵阳, 等. 二十二碳六烯酸和神经酸对1-溴丙烷染毒大鼠学习记忆的影响[J]. 中华劳动卫生职业病杂志, 2013, 31(11): 806-810.
10	苏爱梅, 赵燕, 杨立, 等. 盐酸多奈哌齐片联合神经酸治疗脑白质疏松症伴认知障碍的临床疗效[J]. 实用心脑肺血管病杂志, 2017, 25(S1): 84-85.
11	郑辉, 孙作乾, 王志亮, 等. 神经酸对帕金森病模型小鼠运动障碍的缓解作用及机制研究[J]. 中国药房, 2017, 28(19): 2648-2651.
12	HU D, CUI Y, ZHANG J. Nervonic acid amends motor disorder in a mouse model of Parkinson's disease[J/OL]. Transl. Neurosci., 2022, 13(1): 71[2022-06-09]. .
13	宋爽, 王慧, 贾珊珊, 等. 血清脂肪酸谱与老年认知功能障碍的相关性研究[J]. 中华预防医学杂志, 2018, 52(6): 636-641.
14	LIU S, SUN H, ZHOU Q, et al.. Nervonic acid regulates the oxidative imbalance in experimental allergic encephalomyelitis:original paper[J]. Food Sci. Technol. Res., 2021, 27(2): 269-280.
15	方依卡, 潘速跃. 神经酸联合盐酸氟桂利嗪胶囊对脑白质疏松所致认知功能障碍的疗效[J]. 分子影像学杂志, 2021, 44(1): 189-192.
16	陈威. 神经酸联合盐酸氟桂利嗪在急性脑梗死恢复期的应用[J]. 中国当代医药, 2021, 28(30): 68-70.
17	王性炎. 我国应重视神经酸植物的发展与利用[J]. 中国油脂, 2011, 36(11): 52-54.
18	TANAKA K, SHIMIZU T, OHTSUKA Y, et al.. Early dietary treatments with Lorenzo's oil and docosahexaenoic acid for neurological development in a case with Zellweger syndrome[J]. Brain Develop., 2007, 29(9): 586-589.
19	王建民, 黄伟素, 冯凤琴, 等. 神经酸在婴幼儿母乳化配方奶粉中的应用[J]. 中国乳品工业, 2003(2): 26-29.
20	韩锋, 王建民, 邓邵清, 等. 食品添加剂新品种——神经酸对改善记忆的影响及在益智食品方面的应用研究进展[J]. 中国供销商情(乳业导刊), 2003 (1): 18-20.
21	NOBUYUKI K, YOSHIYUKI M, FUMIO S, et al.. Three-dimensional structural model analysis of the binding site of an inhibitor, nervonic acid, of both DNA polymerase beta and HIV-1 reverse transcriptase[J]. J. Biochem., 2002, 132(5): 819-828.
22	EIJI O, KATSUHARU H, JUN K, et al.. Relationships between serum unsaturated fatty acids and coronary risk factors: negative relations between nervonic acid and obesity-related risk factors[J]. Int. Heart J., 2005, 46(6): 975-985.
23	王熙才, 左曙光, 邱宗海, 等. 艾舍尔软胶囊增强小鼠免疫力的实验研究[J]. 昆明医学院学报, 2008, 29(6): 71-75+89.
24	蔡晓琴, 冯佩, 胡健伟, 等. 血浆二十四碳烯酸水平与急性缺血性脑卒中的关系[J]. 山东医药, 2014, 54(25): 27-29.
25	KEPPLEY L J W, WALKER S J, GADEMSEY A N, et al.. Nervonic acid limits weight gain in a mouse model of diet-induced obesity[J]. FASEB J., 2020, 34(11): 15314-15326.
26	UMEMOTO H, YASUGI S, TSUDA S, et al.. Protective effect of nervonic acid against 6-hydroxydopamine-induced oxidative stress in PC-12 cells[J]. J. Oleo Sci., 2021, 70(1): 95-102.
27	谈满良, 李小冬, 杨英士, 等. 高纯度神经酸在美白方面的应用及其制备方法: 中国, CN110801447A[P]. 2020-2-18.
28	BOUNDS D G, LINSTEAD R P, WEEDON B C L. Anodic syntheses. PartX. Synthesis of nervonic (selacholeic) acid[J/OL]. J. Chem. Soc., 1954: 448 [2022-06-09]. .
29	雷泽, 付正启, 温晓江, 等. 一种神经酸的化学合成方法: 中国, CN103396304B[P]. 2015-06-03.
30	马柏林, 梁淑芳, 赵德义, 等. 含神经酸植物的研究[J]. 西北植物学报, 2004, 24(12): 2362-2365.
31	宁德鲁. 蒜头果的综合开发利用[J]. 中国野生植物资源, 2004, 23(6): 24-25.
32	中国科学院中国植物志委员会. 中国植物志[M]. 北京: 科学出版社, 1996.
33	刘祥义, 付惠, 陈玉惠. 元宝枫油理化特性及脂肪酸组成研究[J]. 中国油脂, 2003 (3): 66-67.
34	秦国旺. 元宝枫生物学特性及经济价值[J/OL]. 山西林业, 2003(5): 28[2022-06-09]. .
35	刘学勤. 文冠果[J]. 山西农业科学, 1964 (4): 32-33.
36	MASTEBROEK H D, MARVIN H J P. Breeding prospects of Lunaria annua L.[J]. Ind. Crops Prod., 2000, 11(2): 139-143.
37	LIU F, WANG P, XIONG X, et al.. A review of nervonic acid production in plants: prospects for the genetic engineering of high nervonic acid cultivars plants[J]. Front. Plant Sci., 2021, 12: 626625-626625.
38	毛学文, 毛沛. 遏蓝菜的价值与栽培[J/OL]. 特种经济动植物, 2003, 37[2022-06-09]. .
39	JART A. The fatty acid composition of various cruciferous seeds[J]. J. Am. Oil Chem. Soc., 1978, 55(12): 873-875.
40	TAYLOR-DAVID C, FRANCIS T, GUO Y, et al.. Molecular cloning and characterization of a KCS gene from Cardamine graeca and its heterologous expression in Brassica oilseeds to engineer high nervonic acid oils for potential medical and industrial use[J]. Plant Biotechnol. J., 2009, 7(9): 925-938.
41	玛依乐·艾海提, 侯晨, 孟永宏, 等. 神经酸的来源与功能研究进展[J]. 中国油脂, 2019, 44(10): 105-109.
42	蒲定福, 冯自伟, 郑仁健, 等. 神经酸来源新方向的探讨[J]. 中国油脂, 2021, 46(08): 76-80+86.
43	练景龙, 张笑晗, 代春艳, 等. 高亚麻酸油菜3种不饱和脂肪酸含量的遗传分析[J]. 江苏农业科学, 2020, 48(21): 84-92.
44	王斌武, 罗金海. 油菜籽机械收割演示[J/OL]. 湖南农机, 2002(3): 14[2022-06-09]. .
45	KUNST L, SAMUELS A L. Biosynthesis and secretion of plant cuticular wax[J]. Prog. Lipid Res., 2003, 42(1): 51-80.
46	QI Q, ROSE P A, ABRAMS G D, et al.. (+)-Abscisic acid metabolism, 3-ketoacyl-coenzyme A synthase gene expression, and very-long-chain monounsaturated fatty acid biosynthesis in brassica napus embryos[J]. Plant Physiol., 1998, 117(3): 979-987.
47	HASLAM T M, KUNST L. Extending the story of very-long-chain fatty acid elongation[J]. Plant Sci., 2013, 210: 93-107.
48	KUNST L, SAMUELS L. Plant cuticles shine: advances in wax biosynthesis and export[J]. Curr. Opin. Plant Biol., 2009, 12(6): 721-727.
49	MILLAR A A, KUNST L. Very‐long‐chain fatty acid biosynthesis is controlled through the expression and specificity of the condensing enzyme[J]. Plant J., 1997, 12(1): 121-131.
50	卢善发. 植物脂肪酸的生物合成与基因工程[J]. 植物学通报, 2000, 17(6): 481-491.
51	COSTAGLIOLI P, JOUBèS J, GARCIA C, et al.. Profiling candidate genes involved in wax biosynthesis in Arabidopsis thaliana by microarray analysis[J]. Mol. Cell Biol. Lipids, 2005, 1734(3): 247-258.
52	武玉花. 甘蓝型油菜KCS基因家族表达及功能分析[D]. 北京: 中国农业科学院, 2012.
53	KUNST L, TAYLOR D, UNDERHILL E W. Fatty acid elongation in developing seeds of Arabidopsis thaliana [J]. Plant Physiol. Biochem., 1992, 30(4): 425-434.
54	BARRET P, DELOURME R, RENARD M, et al.. A rapeseed FAE1 gene is linked to the E1 locus associated with variation in the content of erucic acid[J]. Theor. Appl. Genet., 1998, 96(2): 177-186.
55	杜显龙, 钱进, 杨晓理. 神经酸(顺-15-二十四碳烯酸)的毒性研究Ⅱ——90天喂养试验[J]. 中国老年保健医学, 2020, 18(1): 31-34.
56	陶醒世. 一种健脑菜籽油及其应用: 中国, CN106578139A[P]. 2017-04-26.
57	马新世. 一种富含神经酸元宝枫营养鲜奶及其制备方法: 中国, CN1311751C[P]. 2007-04-25.
58	刘祥义, 邱宗海, 段安安, 等. 元宝枫保健含片及其制备方法: 中国, CN1537628[P]. 2004-10-20.
59	朱民生, 王秀兰, 王冰梅. 一种脑神经激活修复液: 中国, CN105853996A[P]. 2016-08-17.
60	贾时宇, 侯相林. 一种富含神经酸和α-亚麻酸的营养保健油及其制备方法: 中国, CN109077127A[P]. 2018-12-25.
61	冯开东, 陈志利. 一种改善记忆力的组合物及其制备方法: 中国, CN1613482[P]. 2005-05-11.
62	徐文晖, 王俊儒, 梁倩. 元宝枫油中神经酸的初步分离[J]. 中国油脂, 2007 (11): 49-51.
63	葛智勤, 金文华, 黄楠, 等. 低温结晶法纯化元宝枫籽油中神经酸[J]. 中国油脂, 2021, 46(4): 99-102.
64	呼晓姝. 元宝枫种仁油的提取及其神经酸分离纯化的研究[D]. 北京: 北京林业大学, 2010.
65	王性炎, 马新世, 李全新, 等. 用元宝枫油提取神经酸的工艺方法: 中国, CN1609090[P]. 2005-04-27.
66	周琴芬. 蒜头果种仁神经酸制备工艺研究[D]. 杭州: 浙江大学, 2017.
67	付一笑. 蒜头果光合生理以及其种子中神经酸的提取纯化[D]. 哈尔滨: 东北林业大学, 2020.
68	尹英遂, 冯自伟, 唐勇, 等. 一种以含神经酸菜籽油为原料制备神经酸的方法: 中国, CN101760327A[P]. 2010-06-30.
69	GUO Y, ELZBIETA M, TAMMY F, et al.. Increase in nervonic acid content in transformed yeast and transgenic plants by introduction of a Lunaria annua L. 3-ketoacyl-CoA synthase (KCS) gene[J]. Plant Mol. Biol., 2009, 69(5): 565-575.
70	YANG T, YU Q, XU W, et al.. Transcriptome analysis reveals crucial genes involved in the biosynthesis of nervonic acid in woody Malania oleifera oilseeds[J/OL]. BMC Plant Biol.ogy, 2018, 18(1)[2022-7-14]. .
71	LI Z, MA S, SONG H, et al.. A 3-ketoacyl-CoA synthase 11 (KCS11) homolog from Malania oleifera synthesizes nervonic acid in plants rich in 11 Z-eicosenoic acid[J]. Tree Physiol., 2021, 41(2): 331-342.
72	STRAND B H, KNAPSKOG A B, PERSSON K, et al.. The loss in expectation of life due to early-onset mild cognitive impairment and early-onset dementia in norway[J]. Demen. Geriat. Cogn. Disord., 2019, 47(4-6): 355-365.
73	王茵, 来伟旗, 陈建国, 等. 中国营养学会第五次营养资源与保健食品学术会议论文摘要汇编[C].广西北海, 1999.
74	狄昌颖, 张萌, 杨晓理. 神经酸(顺-15-二十四碳烯酸)的毒性研究Ⅰ——急性毒性、遗传毒性试验[J]. 中国老年保健医学, 2020, 18(1): 39-42.
75	孙雨薇, 狄昌颖, 杨晓理. 神经酸(顺-15-二十四碳烯酸)的毒性研究Ⅲ致畸试验[J]. 世界最新医学信息文摘, 2020, 20(53): 183-184, 186.
76	赵海菲, 杨秀玲, 余坤江, 等. 芥菜型油菜野生及其衍生种质遗传多样性分析[J]. 中国油料作物学报, 2022, 44(1): 57-62.
77	周永明, 刘后利. 甘蓝型油菜种子中几种主要脂肪酸含量的遗传[J]. 作物学报, 1987 (1): 1-10.
78	李加纳, 邱厥. 甘蓝型油菜芥酸及其它脂肪酸数量性状的遗传分析[J]. 中国油料, 1987 (4): 9-13.
79	包文泉, 敖敦, 王彦超, 等. 内蒙古西伯利亚杏种子脂肪酸组分的遗传变异[J]. 中南林业科技大学学报, 2021, 41(5): 21-28.
80	陈慧兰. 白菜型油菜种子中芥酸和廿碳烯酸含量的遗传[J]. 湖北农业科学, 1996 (4): 18-21.
81	费维新, 吴新杰, 李强生, 等. 甘蓝型油菜高油酸材料的遗传分析[J]. 中国农学通报, 2012, 28(1): 176-180.

分类	植物名称	科属	含油量	神经酸含量	地域分布及种植	参考文献
木本植物	蒜头果（Malania oleifera）	铁青科蒜头果属	64.5%	67.0%	主要分布于广东和云南，珍稀濒危植物之一。生长条件特殊，不易繁殖	[30-31]
	盾叶木（Macaranga indica Wight）	大戟科血桐属	60.3%	55.9%	主要分布于广东、广西、贵州和云南部分地区。材料分散，生长条件特殊	[30，32]
	元宝枫（Acer truncatum）	槭树科槭树属	42.6%	5.52%	主要分布于东北、华北和西北。适应性强，生长周期长	[33-34]
	文冠果（Xanthocerassorbifolium）	无患子科文冠果属	60%	2%	主要分布于辽宁、内蒙、河北、河南、山西、山东和陕西等地。适应性较强，生长周期长	[1,35]
草本植物	诚实花（Lunaria annua）	十字花科银扇草属	30%~35%	23%	主要分布于欧洲，两年生草本，幼年期长，多用来观赏，不耐高温	[36]
	缎花（Lunaria biennis）	十字花科银扇草属	25%~35%	14%~24.2%	主要分布于欧洲，两年生草本	[37]
	遏蓝菜（Thlaspi arvense L.）	十字花科遏蓝菜属	25.1%	14.6%	我国南方大部分地区均有分布。一年生草本，适应性较强，产量低	[30,38]
	碎米荠（Cardamine graeca L.）	十字花科碎米荠属	12%	54%	分布范围较广，生长条件有限，产量低	[39-40]

分类	植物名称	科属	含油量	神经酸含量	地域分布及种植	参考文献
木本植物	蒜头果（Malania oleifera）	铁青科蒜头果属	64.5%	67.0%	主要分布于广东和云南，珍稀濒危植物之一。生长条件特殊，不易繁殖	[30-31]
	盾叶木（Macaranga indica Wight）	大戟科血桐属	60.3%	55.9%	主要分布于广东、广西、贵州和云南部分地区。材料分散，生长条件特殊	[30，32]
	元宝枫（Acer truncatum）	槭树科槭树属	42.6%	5.52%	主要分布于东北、华北和西北。适应性强，生长周期长	[33-34]
	文冠果（Xanthocerassorbifolium）	无患子科文冠果属	60%	2%	主要分布于辽宁、内蒙、河北、河南、山西、山东和陕西等地。适应性较强，生长周期长	[1,35]
草本植物	诚实花（Lunaria annua）	十字花科银扇草属	30%~35%	23%	主要分布于欧洲，两年生草本，幼年期长，多用来观赏，不耐高温	[36]
	缎花（Lunaria biennis）	十字花科银扇草属	25%~35%	14%~24.2%	主要分布于欧洲，两年生草本	[37]
	遏蓝菜（Thlaspi arvense L.）	十字花科遏蓝菜属	25.1%	14.6%	我国南方大部分地区均有分布。一年生草本，适应性较强，产量低	[30,38]
	碎米荠（Cardamine graeca L.）	十字花科碎米荠属	12%	54%	分布范围较广，生长条件有限，产量低	[39-40]

[1]	李彦娇, 高媛, 王磊, 张兰. 三烯生育酚研究进展[J]. 生物技术进展, 2021, 11(6): 668-675.
[2]	张融雪,孙玥,苏京平,王胜军,佟卉,刘燕清,孙林静. 植物褪黑素研究进展[J]. 生物技术进展, 2021, 11(3): 297-303.
[3]	何晋,寻治铭,谢飞,仪杨,刘梦昱,赵鹏翔. 长期饮用富氢水对正常大鼠生理功能的影响[J]. 生物技术进展, 2021, 11(3): 353-360.
[4]	姚兴兰,王磊,张兰. 植物维生素E生物强化研究进展[J]. 生物技术进展, 2020, 10(5): 479-486.
[5]	袁丽君,,袁林喜,,尹雪斌,,秦立强,4. 硒的生理功能、摄入现状与对策研究进展[J]. 生物技术进展, 2016, 6(6): 396-405.
[6]	张志明,汤才国,杨三维,乔麟轶,常建忠,赵翠荣4,5,郑军. 小麦(Triticum aestivum L.)野生资源的发掘、利用研究进展[J]. 生物技术进展, 2016, 6(5): 305-311.
[7]	张雪,,张华方,刘晴,4,张宇微,刘波. 微生物冷休克蛋白的生理功能及其潜在应用[J]. 生物技术进展, 2015, 5(4): 279-284.
[8]	谭芙蓉,代立春,吴波,秦晗,祝其丽,王文国,汤晓玉,潘科,苏海锋,胡启春,何明雄,. 转基因技术在能源植物育种中的应用[J]. 生物技术进展, 2014, 4(5): 310-317.
[9]	张永红,唐芬芬,邵榆岚,钟健,白兴荣. 重组猪生长激素表达研究进展[J]. 生物技术进展, 2014, 4(3): 165-170.
[10]	钟兰兰,屠迪,杨亚,刘进辉. 花青素生理功能研究进展及其应用前景[J]. 生物技术进展, 2013, 3(5): 346-352.
[11]	宫硖,薛静,张晓东. 植物花青素合成途径中的调控基因研究进展[J]. 生物技术进展, 2011, 1(6): 381-90.

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