Ген GAUT4 улучшает рост растений и их превращение в биотопливо

Исследователи из Университета Джорджии обнаружили, что манипуляция одним и тем же геном GAUT4 у тополей и проса прутьевидного приводит к лучшему росту растений и более эффективному превращению их биомассы в биотопливо.

Из-за состава клеточных стенок растительный материал плохо расщепляется на простые сахара, необходимые для производства биотоплива.

В статье, опубликованной в Nature Biotechnology, сообщается, что снижение активности гена GAUT4 приводит к уменьшению содержания пектина — компонента клеточной стенки, ответственного за её устойчивость к расщеплению.

"Производство биотоплива дорогое, — говорит ведущий автор Дебра Монен. — Требуется много энергии для разрушения биомассы с помощью химикатов, высоких температур и ферментов. Даже относительно скромное повышение эффективности деструкции может быть важно в промышленном масштабе".

Учёные из шести институтов обнаружили, что снижение экспрессии GAUT4 у тополя и проса прутьевидного приводит к:

• Снижению содержания пектина на 70%.
• Увеличению выхода сахаров на 15%.
• Неожиданному увеличению роста обоих видов растений.

"Мы увеличили урожай биомассы у выращенного в поле проса прутьевидного в 6 раз, а выход этанола на одно растение — в 7 раз, — отметила Монен. — Мы также наблюдали усиленный рост и высвобождение сахаров у тополя".

Повышение урожайности и выхода сахаров (продемонстрированное в тепличных и полевых испытаниях для проса) — хорошая новость для производства биотоплива. Просо и тополь ранее были определены Министерством энергетики США как перспективные культуры для биотоплива, которые можно выращивать на землях, непригодных для пищевых культур.

Команда также исследовала механизм, впервые показав, что снижение GAUT4 специфически уменьшает два из трёх типов пектина в растениях. По словам первого автора Аджая Бисвала, влияние пектина на производство биотоплива ранее в значительной степени игнорировалось.

Исследование началось в рамках BioEnergy Science Center и продолжается в Центре инноваций в биоэнергетике (CBI), созданном для развития производства топлива из непродовольственной биомассы. CBI возглавляет Национальная лаборатория Ок-Ридж; команда Университета Джорджии является одним из 15 партнёров. Университет получил $1.9 млн финансирования на первый год при ожидаемом пятилетнем сроке.

"Эти открытия способствовали нашему фундаментальному пониманию того, как формируются клеточные стенки, — сказал Джерри Таскан, директор CBI. — Теперь мы можем рационально расщеплять биомассу на предшественники для биотоплива".