Ключевые ферменты растений, затрудняющие производство биотоплива, обнаружены
Исследователи из Кембриджа обнаружили ключевые растительные ферменты, которые делают энергию, запасённую в древесине, соломе и других несъедобных частях растений, труднодоступной. Результаты, опубликованные в Proceedings of the National Academy of Sciences, могут быть использованы для повышения жизнеспособности устойчивых биотоплив, не влияющих на продовольственную цепь.
Команда из Кембриджского университета, входящая в Центр устойчивой биоэнергетики BBSRC (BSBEC), идентифицировала и изучила гены двух ферментов, которые делают древесину, солому и стебли более жёсткими, затрудняя извлечение сахаров для производства биоэтанола. Эти знания можно использовать в селекционных программах для создания несъедобного растительного материала, требующего меньше обработки, энергии и химикатов для преобразования в биотопливо или другие возобновляемые продукты, что снизит общее воздействие на атмосферный углерод.
Ведущий исследователь профессор Пол Дюпре: «В древесине и соломе хранится много энергии в форме вещества под названием лигноцеллюлоза. Мы хотели найти способы облегчить доступ к этой энергии и извлечь её в виде сахаров для ферментации в биоэтанол».
Лигноцеллюлоза придаёт растениям прочность. Один из её основных компонентов — ксилан. Ксилан в древесине и соломе составляет около трети сахаров, которые потенциально можно использовать для производства биоэтанола, но он «заперт». Высвобождение энергии из лигноцеллюлозы — важная задача, позволяющая производить топливо из растений устойчивым способом.
Исследователи изучили растения Arabidopsis, у которых отсутствовали два фермента, строящие ксилановую часть лигноцеллюлозы. Стебли этих растений оказались немного слабее, но растения росли нормально и достигали обычного размера. Извлечение сахаров из таких растений потребовало меньше усилий.
Профессор Дюпре: «Следующий этап — работа с коллегами над новыми сортами биоэнергетических культур (ива, мискантус), чтобы вывести растения с такими свойствами и разработать более устойчивые процессы получения топлива из остатков урожая».
Данкан Эггар, представитель BBSRC по биоэнергетике: «По мере истощения запасов нефти нам срочно нужны альтернативы. Это исследование — пример того, как фундаментальное понимание биологии растений позволяет использовать их для производства важных продуктов. Мы можем запасать огромное количество солнечной энергии в форме растительного материала, одновременно улавливая атмосферный CO2».