Ученые генетически увеличили биомассу водорослей более чем на 50%

Исследователи из Университета штата Айова открыли генетический метод, позволяющий увеличить биомассу водорослей на 50–80%.

Прорыв основан на экспрессии определенных генов, которые усиливают фотосинтез, что приводит к росту биомассы. Экспрессия означает включение функции гена.

«Ключ к этому увеличению — комбинация двух генов, которая повышает конверсию фотосинтетического углерода в органическое вещество на 50% по сравнению с диким типом в условиях обогащения CO₂», — заявил профессор Мартин Сполдинг.

Условия обогащения углеродом — это условия, в которых водоросли получают достаточно диоксида углерода.

Эта запатентованная технология доступна для лицензирования через Исследовательский фонд Университета штата Айова и открывает новые возможности для производства биотоплива.

«У меня нет сомнений, что это приближает нас к доступному отечественному биотопливу», — сказал Сполдинг.

В природе рост водорослей ограничен из-за недостатка CO₂ из атмосферы. При низком уровне CO₂ (например, в воздухе) у водорослей Chlamydomonas reinhardtii экспрессируются гены LCIA и LCIB, чтобы захватывать больше углерода для роста.

В среде с высоким содержанием CO₂ (например, в почве) эти гены отключаются, так как водорослям хватает углерода. Ученые смогли заставить эти гены оставаться включенными («держать ногу на газе») даже в богатой CO₂ среде.

Изначально ожидался прирост биомассы на 10–20%. Однако:

• Экспрессия каждого гена по отдельности дала увеличение на 10–15%.
• Совместная экспрессия двух генов привела к неожиданному скачку — 50–80%.

«Каким-то образом эти два гена работают вместе, увеличивая количество CO₂, конвертируемого в биомассу через фотосинтез, в условиях, где углерода, казалось бы, и так достаточно», — пояснил Сполдинг.

Избыточная биомасса естественным образом превращается в крахмал, увеличивая его количество примерно на 80%. Используя существующие мутировавшие гены, можно перенаправить метаболизм водорослей на производство масла вместо крахмала. Этот процесс требует больше энергии и дает увеличение масляной биомассы примерно на 50%.