Production of unusual fatty acids in rapeseed

Oilseeds as a source of novel fatty acids for the industry

Laboratoire de génome et développement des plantes, CNRS UMR 5096, Université de Perpignan, 52, avenue de Villeneuve, 66860 Perpignan Cedex, France

Abstract

Vegetable-derived oils are of interest for industrial applications partly because of the chemical similarity of plant oils to mineral oils but also because of the economic need to reduce overproduction of seed oils for nutritional use. Complex oils can be produced in seeds as a low cost agricultural product based on renewable solar energy that requires less refining and is biodegradable and thus produces less adverse effects on the environment. In addition, biotechnologies have accelerated selection programmes and increased the genetic diversity available for the development of new varieties of oilseeds with specific fatty acid compositions. In the developing oilseed, energy and carbon are stored as lipid under the form of triacylglycerol, that is, a glycerol molecule to which three fatty acids are esterified. Fatty acids comprise a linear chain of carbon atoms, the first of which carries an organic acid group. The chain length and the presence of double bonds determine the properties of the fatty acid which in turn determine the physical and chemical properties of the oil of storage lipids and hence their economic value. In addition to the common C16- and C18-saturated and unsaturated fatty acids of membrane lipids, the seed storage lipids of many plant species contain unusual fatty acids (UFAs) which can vary in chain length, in the degree of unsaturation, possess double bonds in unusual positions, or can contain additional functional groups such as hydroxy, epoxy, cyclic and acetylenic groups [1]. These unusual fatty acids are of value as industrial feedstocks and their uses include the production of fuels and lubricants, soap and detergents, paints and varnishes, adhesives and plastics (Figure 1).

Résumé

Les manipulations sur la qualité de l’huile chez les plantes cultivées sont d’un intérêt majeur et dépendent des modifications de la composition en huile des graines. Les acides gras habituels sont stockés sous forme de triacylglycérols. De nombreuses espèces accumulent des acides gras inhabituels (AGI) qui peuvent servir comme précurseurs à de nombreux produits chimiques ou encore conférer de nouvelles propriétés physiques ou chimiques aux huiles. L’isolement de gènes contrôlant la synthèse d’AGI a permis la biosynthèse d’AGI par génie métabolique dans des graines de plantes cultivées. Nous présentons, ici quelques exemples de modifications de la composition en TAG chez le colza et tentons de comprendre quels peuvent être les facteurs limitant l’accumulation des AGI. Nous concluons que pour produire une huile homogène à un taux élevé, avec une nouvelle composition en acide gras chez une plante cultivée, il sera nécessaire de fournir un environnement optimal au transgène, de s’assurer que la plante est capable d’incorporer des AGI au niveau des TAG et enfin, de contrôler le métabolisme des lipides de stockage dans les graines en cours de développement chez ces plantes transgéniques