Начало > Эко новости > "Кукурузный" ген повышает качество сырья для биотоплива
"Кукурузный" ген повышает качество сырья для биотоплива
Группа ученых под руководством Джорджа Чака (George Chuck) и Сары Хэйк (Sarah Hake) из Центра изучения генетики растений при университете штата Калифорния в Беркли "встроили" в геномы нескольких видов растений ген Corngrass1 (Cg1) - этот ген у кукурузы отвечает за "молодость" клеток растения.
Исследователи использовали сорняк Brachypodium distachyon, чей геном был расшифрован в 2010 году, традиционное для подобных экспериментов модельное растение - арабидопсис (Arabidopsis thaliana), а также просо прутьевидное (Panicum virgatum), которое считается перспективным с точки зрения массового производства биотоплива.
"В таких (модифицированных) растениях оказалось до 250% больше крахмала, что давало больше глюкозы в процессе осахаривания биомассы как с предварительной обработкой, так и без нее. Кроме того, мы наблюдали полное отсутствие цветения как в парниках, так и на открытом грунте. Наши результаты указывают на потенциальную пользу такого подхода как для целей культивирования новых биотопливных культур, так и для ограничения трансгенного "заражения" диких видов", - говорится в статье.
Авторы отмечают, что при производстве биотоплива из "обычной" биомассы возникает необходимость дополнительной ее обработки - стенки клеток тканей взрослого растения состоят из нитей целлюлозы, "вплетенных" в сложную структуру из полисахаридов и лигнина. Лигнин с вплетенными в него микрофибриллами целлюлозы образует структуру, похожую на железобетон, где целлюлоза выступает "арматурой". Именно лигнин ответственен за "одеревенение" клеток.
Чтобы запустить процесс осахаривания биомассы - превращения ее в моносахариды, из которых затем получается биотопливо - необходимо разрушить эти структуры. Однако вещества, используемые для такой предварительной обработки, впоследствии препятствуют размножению микроорганизмов, синтезирующих топливо.
Чак, Хэйк и их коллеги использовали тот факт, что структура клеточных стенок меняется на протяжении жизни растения: в частности, у молодых побегов значительно меньше лигнина. Кроме того, в "подростковом" возрасте растение в основном накапливает биомассу в листьях, стеблях и боковых побегах, не расходуя ее на такой "затратный" процесс, как цветение и плодоношение.
Исследователи "пересадили" ген выбранным для изучения растениям и высадили их в парники и открытый грунт. Оказалось, что "кукурузные" сорта всех видов сильнее ветвились, и у них было больше листьев. Кроме того, отмечают авторы статьи, по структуре клеточных стенок они фактически "замерли" на стадии "молодости". Стебли таких растений накапливали на 190-250% больше крахмала, чем "обычные" сорта, и затем из них можно было получить больше глюкозы как с предварительной обработкой, так и без нее.
"Неожиданным последствием "включения" гена Cg1 у Panicum virgatum стало полное отсутствие цветения как в парниках, так и в полевых условиях, даже через два года после посадки... (Это свойство) имеет важное значение с точки зрения биологической безопасности и защиты от трансгенного "заражения" диких видов", - пишут ученые.