Исследование указывает на армянское происхождение древней культуры с потенциалом для авиационного биотоплива
Камелина, также известная как ложный лён или рыжик посевной, — древняя масличная культура с перспективой применения для производства устойчивого, низкозатратного биотоплива.
Междисциплинарное исследование Вашингтонского университета в Сент-Луисе раскрывает происхождение и использование камелины и может помочь в принятии решений, критически важных для реализации её потенциала в качестве сырья для биотоплива в более экологичной авиационной отрасли будущего.
Биолог Джордан Брок провёл несколько полевых экспедиций для сбора дикой камелины во время учёбы в аспирантуре, включая поездку в Украину в качестве исследователя National Geographic.
В новом исследовании в American Journal of Botany, соавторами которого выступили аспирант-антрополог Мелисса Ричи и профессор биологии Кеннет М. Олсен, утверждается, что камелина могла быть более важной и распространённой культурой, чем считалось ранее.
Используя множество доказательств — археологических и генетических, — исследователи определили, что камелина была одомашнена в регионе Кавказа, около современной Армении, примерно 6000–8000 лет назад.
Селекционные программы по улучшению этой культуры для применения в биотопливе должны учитывать высокий уровень генетического разнообразия, присутствующего у её дикого предка, Camelina microcarpa, в Западной Азии и на Кавказе.
Древняя культура
История камелины как европейской масличной культуры долгая, но во многом плохо изучена. На археологических памятниках раннего железного века семена камелины хранились отдельно от семян льна, что указывает на их раздельное возделывание. Культуру продолжали выращивать во времена Римской империи и вплоть до начала XX века.
Большинство стран Западной Европы прекратили возделывание камелины в 1930–1940-х годах, в то время как в России, Швеции и Дании её продолжали культивировать и проводить полевые испытания.
Для этого исследования учёные использовали генотипирование путём секвенирования 185 образцов Camelina sativa и её диких родственников, чтобы изучить популяционную структуру вида и его связь с популяциями дикого предка. В дополнение они проанализировали археоботаническую литературу, чтобы выявить памятники с остатками камелины и оценить время и распространённость её использования в Европе и Западной Азии.
Ричи также обнаружила записи о камелине в Гордионе (Турция), объекте Всемирного наследия ЮНЕСКО, и в Кумтепе, неолитическом поселении, считающемся древнейшим постоянным поселением в Троаде — регионе, где позже была построена Троя.
Анализ позволил проверить конкурирующие гипотезы о происхождении культуры и предоставить более чёткий консенсус относительно её最早их одомашненных образцов в Армении.
Новый интерес для применения в биотопливе
Возросший интерес к камелине стимулировал резкий рост молекулярных исследований этой культуры и способов её улучшения.
Короткий вегетационный период камелины в сочетании с низкими требованиями к ресурсам означает, что она может стать ценной культурой в регионах с малым количеством альтернатив. Её можно выращивать на маргинальных почвах, что позволяет фермерам использовать заброшенные или непригодные для пахоты земли.
Однако низкое генетическое разнообразие современных сортов создаёт сложности для селекционеров, ищущих генетические вариации и хозяйственно ценные признаки (повышенную урожайность, устойчивость к болезням, засухоустойчивость и т.д.).
Понимание истории доместикации камелины является важным и своевременным открытием, так как оно идентифицировало регионы, особенно Грузию и Армению, где присутствует новое дикое разнообразие. Это может стать решением проблемы низкого генетического разнообразия культуры.
Выгода может быть значительной как для фермеров, заинтересованных в традиционном пищевом использовании, так и для тех, кто хочет расширить применение камелины в качестве сырья для биотоплива.
«В конечном счёте, её использование в качестве авиационного биотоплива станет самым большим прорывом, поскольку авиакомпании могут сократить выбросы углерода и сделать полёты более устойчивыми, используя реактивное топливо на основе камелины», — сказал Брок. Топливо на основе камелины уже тестировалось ВВС США и на коммерческих авиалайнерах и показало значительное снижение выбросов.
Следующая задача — наращивание полевого производства и повышение урожайности культуры.
Множество применений в веках
Хотя основной текущий интерес к камелине связан с её использованием в качестве биотоплива, у неё также есть considerable потенциал для возвращения в качестве пищи и пищевого масла для современных потребителей.
«Наблюдение за тем, как украинские фермеры перерабатывают семена камелины в масло — обычно для заправки салатов или макания хлеба — и богатую белком семенную муку для корма животных, стало для меня критически важным моментом», — сказал Брок.
Исследование демонстрирует силу междисциплинарного подхода: «Часто генетика и археология работают над одной целью — прослеживанием линий в прошлом... Очень захватывающе, когда данные совпадают, и мы можем ответить на эти важные вопросы».