Решение головоломки биомассы

Исследователи из Университета штата Айова и Национальной лаборатории Эймса Министерства энергетики США работают над фундаментальным проектом, чтобы понять, как растения производят и запасают энергию, и как это можно оптимизировать для использования биомассы в качестве замены нефти.

Цель и финансирование

  • Трехлетний проект стоимостью $1.8 млн финансируется Управлением науки Министерства энергетики США (DOE).
  • Задача: изучить метаболические процессы в растениях и создать доступный формат для представления огромных объемов собранных данных.

Модельные растения и подход

  • Arabidopsis thaliana: используется как модельная система из-за полностью картированного генома, быстрого роста (6-8 поколений в год) и применимости открытий к другим культурам.
  • Кукуруза: изучается как важная для Айовы культура и потенциальный источник биотоплива.
  • Фокус на растениях Arabidopsis с усиленным аутофагием — процессом, который помогает растениям выживать при нехватке ресурсов (углерода или азота). Ученые исследуют, как для этого используются везикулы-аутоФагосомы.

Аналитические технологии

Команда лаборатории Эймса применяет передовые методы для анализа химического состава и процессов в живых растениях без разрушения образцов:

  • Рамановская спектроскопия: для химического анализа (например, определения присутствующих жирных кислот).
  • STED-микроскопия (microscopy with stimulated emission depletion): обеспечивает высокое пространственное разрешение для изучения субклеточных структур.
  • Молекулярные зонды (разработаны Артом Винтером, ISU): избирательно "подсвечивают" определенные элементы внутри клетки для STED-визуализации.
  • Масс-спектрометрия (Сэм Хоук и Янг-Джин Ли, Ames Lab): для углубленного химического анализа и валидации данных, полученных другими методами визуализации.

Обработка и визуализация данных

  • Для обработки огромных массивов информации используются вычислительные методы Ив Сыркин Вуртеле и Дианы Бассхэм (профессора ISU).
  • Данные импортируются в программу визуализации Meta!Blast, которая создает наглядное изображение процессов в растении на разных уровнях: от многоклеточного (поверхность листа) до молекулярного.

Синергия и перспективы

Проект объединяет сильные стороны Университета штата Айова (растениеводство, биология) и Национальной лаборатории Эймса (аналитический опыт). Как отметила Эмили Смит, применение разработанных аналитических методов к биологическим материалам открывает новые возможности для будущих исследований.

2016-05-12