成功育種出可同時提高DHA、EPA等五種機能性脂肪酸含量的矽藻

發表重點:

以作為養殖飼料的世界級重要矽藻(※1)為對象，成功同時提高DHA(※2)、EPA(※3)等對飼料重要的功能性脂肪酸(※4)含量，每單位細胞含量最高可提升至1.8倍。

藉此，可在不損害飼料中脂肪酸平衡(這是傳統育種(※5)方法中，為提高DHA、EPA等特定脂肪酸含量時會出現的問題)的情況下，大幅增加多種脂肪酸的含量。

透過利用此矽藻株(※6)作為高功能性原料，可加速開發取代魚粉、魚油的養殖飼料，以實現永續水產業。

NTT株式會社(總公司:東京都千代田區，代表取締役社長:島田 明，以下稱「NTT」)透過獨特的育種技術，成功育種出可同時提高對養殖飼料重要的DHA、EPA等五種功能性脂肪酸含量的矽藻。過去，曾面臨提高特定脂肪酸含量時，會破壞與其他脂肪酸之間平衡的問題，但透過本項成果，得以在不降低此平衡的情況下，提高多種重要脂肪酸的含量。此成果將促進藻類來源飼料素材的實用化，並為開發不依賴魚粉、魚油的永續水產養殖飼料奠定基礎。

圖1. 藻類替代飼料的特徵、其研究開發的課題與本成果概要

1. 背景 目前，在全球人口增加及飲食文化變遷的背景下，水產品的需求持續擴大。另一方面，由於全球暖化等環境變遷，依賴天然資源的漁獲穩定性日益降低。在此情況下，水產養殖生產急速擴大，據說目前已達到全球水產品供應量的約60%(※7)。 飼料對養殖而言不可或缺，但其主要原料魚粉與魚油多源自天然小型魚。小型魚是支撐海洋生態系的重要生物，過度利用將導致環境負荷增加。基於此背景，開發可取代魚粉、魚油的永續飼料原料已成為當務之急。 稱為矽藻的藻類，可不依賴天然生物資源生產，並能生成DHA、EPA等對養殖飼料重要的功能性脂肪酸，因此是極具潛力的替代候選之一。然而，若要將矽藻作為替代原料實用化，仍需進一步提高這些脂肪酸的含量。本研究為了解決此課題，致力於育種可取代魚粉、魚油的矽藻。

2. 本技術的重點 迄今為止，矽藻育種研究主要透過基因改造技術，嘗試個別提高DHA、EPA等特定脂肪酸的含量。然而，脂肪酸在細胞內合成的過程彼此相關，一般已知提高特定脂肪酸的含量會影響其他脂肪酸的量或組成。其結果，令人擔憂會破壞作為飼料的平衡。 本研究以廣泛用於養殖現場作為餌料的海洋性矽藻「微細角毛藻」(Chaetoceros gracilis)(※8)為對象。透過NTT的獨特技術對此矽藻導入基因變異(※9),並設定了不侷限於特定脂肪酸的新選拔標準，從中取得了候選株。

圖2. 矽藻株的育種流程

3. 育種成果 對所得候選株進行脂肪酸組成與含量分析的結果顯示，除了對魚介類重要的脂肪酸DHA與EPA之外，還同時增加了與成長及生理機能相關的α-次亞麻油酸(※10)、二高-γ-次亞麻油酸(※11)及亞麻油酸(※12)等多種功能性脂肪酸的含量，每單位細胞含量最高可提升至1.8倍。此外，這些育種株並未適用基因改造技術，因此不屬於基因改造生物的規範對象。故在商業化時，審查、申報等限制將大幅降低，是實用化與社會導入門檻較低的顯著特點。

圖3. 育種前株與育種株的脂肪酸合成量比較

4. 未來展望 本次育種成功的矽藻株，將成為促進從依賴天然資源的飼料轉向永續飼料的重要素材。今後將加速對這些藻類飼料的性能評估。此外，本矽藻株中增加的脂肪酸對於高功能性保健食品等亦相當重要，因此除了養殖飼料外，預期可在更廣泛的領域應用。再者，本育種技術可作為提高藻類營養價值的共通基礎，並可擴展至其他藻類。今後，透過擴大目標藻類種類與開發應用，將可擴大其作為多樣化產業高功能素材的利用，並為進一步降低環境負荷做出貢獻。

5. 相關過往新聞發布 ・2021年11月12日 為減少海洋二氧化碳,NTT與Regional Fish展開實證~全球首創，在無生態系影響的環境下將基因編輯技術應用於藻類與魚介類的碳循環~ ・2023年2月9日 發現劃時代提高藻類二氧化碳吸收量的基因 ・2024年7月4日 全球首創，確立中子照射による藻類品種改良技術~成功將生質燃料原料的油脂生成量提高至最高1.3倍~

【用語解說】 ※1. 矽藻:藻類的一種，據稱對地球純一次生產的貢獻高達20%。在養殖產業中，主要用於種苗生產時的飼料。 ※2. DHA:二十二碳六烯酸。是影響魚介類成長、免疫功能、壓力反應等的脂肪酸。 ※3. EPA:二十碳五烯酸。是影響魚介類成長、免疫功能、發炎反應等的脂肪酸。 ※4. 功能性脂肪酸:指在體內能發揮調節作用，並可能與維持健康、預防及改善疾病相關的脂肪酸。 ※5. 育種:指利用遺傳基因的變化所導致的性質改變，改良生物使其對人類有益。 ※6. 株:指微生物或微細藻類等同一系統的集合體。 ※7. The State of World Fisheries and Aquaculture 2024 ※8. Chaetoceros gracilis:俗稱角毛藻，是單細胞浮游矽藻，作為稚蝦及雙殼貝類的飼料，在全球廣泛使用。 ※9. 基因變異:指構成基因的DNA鹼基序列與原本序列不同的狀態。基因變異的結果，會改變由基因製造的蛋白質的功能。 ※10. α-次亞麻油酸:是DHA與EPA合成時利用的脂肪酸，能起到補充其不足的輔助作用。 ※11. 二高-γ-次亞麻油酸:是近年來研究日益深入的脂肪酸，在針對人體的研究中，已顯示出可能具有抗發炎、抗過敏的作用。 ※12. 亞麻油酸:是影響魚介類成長及脂質代謝的脂肪酸。