Карта ДНК подсолнечника может привести к созданию растений для производства топлива

Исследовательский проект стоимостью $10,5 млн, направленный на секвенирование генома подсолнечника, может привести к созданию нового высокорослого гибрида для производства как пищи, так и топлива.

Ученые планируют скрестить обычный подсолнечник с засухоустойчивым диким видом Silverleaf из Техаса. Цель — получить гибрид с ярко-желтыми цветами, дающими съедобные семена, и с толстыми стеблями, богатыми сложными сахарами для производства этанола. Silverleaf известен своими одревесневшими стеблями, которые могут достигать 15 футов (≈4.5 м) в высоту и 4 дюймов (≈10 см) в диаметре.

"Поскольку это ближайший родственник культурного подсолнечника, перенос некоторых признаков должен быть относительно простым", — говорит Лорен Ризберг, профессор ботаники Университета Британской Колумбии и руководитель проекта.

Проект «Геномика подсолнечника» финансируется Genome Canada (при поддержке правительства Канады), Genome BC, Министерствами энергетики и сельского хозяйства США и Национальным институтом сельскохозяйственных исследований Франции.

Цели проекта:

• Определить гены, ответственные за важные сельскохозяйственные признаки: содержание масла в семенах, сроки цветения, устойчивость к засухе и вредителям.
• Создать карту генома для всего семейства сложноцветных (Compositae), которое включает более 24 000 видов (салат, артишоки, ромашки, амброзия, одуванчики и др.).

Ученые надеются, что в течение четырех лет будет заложена основа для селекционной программы, где понимание генов растений значительно сократит время выведения гибридов.

Практическая польза уже есть: предыдущие работы Ризберга и его коллеги Стива Кнаппа из Университета Джорджии помогли идентифицировать признаки устойчивости к ложной мучнистой росе и ржавчине. Это позволяет отбирать устойчивые гибриды на молекулярном уровне, минуя многолетние полевые испытания.

Контекст: Подсолнечник — мировая индустрия с оборотом почти $14 млрд в год (около 32 млн метрических тонн продукции). В США его выращивают в основном в Северной Дакоте, Южной Дакоте, Канзасе, Миннесоте и Колорадо. Геном семейства сложноцветных составляет 3.5 миллиарда «букв» (пар оснований), что немного больше человеческого генома.

Перспективы от картирования генома включают:

• Улучшение сельскохозяйственных культур.
• Борьбу с сорняками.
• Создание древесных разновидностей для производства напольных покрытий.
• Развитие подсолнечника Silverleaf как сырья для этанола за счет увеличения содержания сложных сахаров в его стебле.

"Он чрезвычайно засухоустойчив и очень высок. Примечательно, что он практически полностью одревесневает от основания до верхушки, и при этом является однолетним растением", — отмечает Ризберг.

Актуальность для биоэнергетики: В США 170 заводов по производству этанола с общей мощностью 10.6 млрд галлонов в год, но основное сырье — кукуруза. Растущая критика со стороны животноводов, торговцев и экологов заставляет отрасль искать непродовольственное сырье, такое как просо прутьевидное, кукурузная солома и древесные отходы. Конгресс США рассчитывал на производство 100 млн галлонов этанола из непищевого сырья к 2010 году, но компании, вероятно, не достигнут этой цели.