Новый гибрид Miscanthus, обнаруженный в Японии, может открыть двери для биоэнергетики

Miscanthus x giganteus считается основным кандидатом на роль сырья для производства лигноцеллюлозного биотоплива. Однако ученые предупреждают о рисках зависимости от одного сорта. Исследователи из Университета Иллинойса сообщили о первом за несколько десятилетий обнаружении в Японии природных гибридных растений Miscanthus.

Риск заключается в том, что болезни или вредители могут вызвать массовые проблемы с укоренением или потери урожая у единственного доступного сорта M. x giganteus. Ученые ищут другие гибриды Miscanthus, чтобы увеличить варианты и подстраховаться.

M. x giganteus — стерильный триплоид (три набора хромосом), образовавшийся в результате естественного скрещивания M. sacchariflorus и M. sinensis. Из-за стерильности его можно размножать только вегетативно, что сложнее, чем семенами. Это также тупик для селекционеров, так как сорт нельзя улучшить традиционной селекцией.

Исследовательская группа во главе с Райаном Стюартом изучала в Японии перекрывающиеся популяции тетраплоидного M. sacchariflorus и диплоидного M. sinensis в надежде найти триплоидные гибриды, схожие по продуктивности с M. x giganteus. Однако такое событие в дикой природе — большая редкость, так как у видов часто разные сроки цветения.

Зная о конкретных районах Японии, где M. sacchariflorus и M. sinensis растут рядом и цветут одновременно, ученые начали поиск. В прошлом году Ая Нишиваки обнаружила растение M. sacchariflorus, растущее рядом с M. sinensis, с обильным семяобразованием, что нетипично для японского M. sacchariflorus, который обычно размножается вегетативно.

Собранные семена были проанализированы с помощью проточной цитометрии для определения размера генома — метода, позволяющего выявить гибридизацию. Анализ нескольких семян выявил три триплоидных растения, которые предварительным молекулярным анализом были подтверждены как гибриды.

Исследователи надеются, что новые триплоидные растения будут обладать фенотипическими признаками, схожими с высокоурожайным M. x giganteus. Если же нет, они все равно могут служить источником генетической вариации, например, устойчивости к недавно выявленным болезням и вредителям M. x giganteus.

M. x giganteus, первый известный природный гибрид Miscanthus, также был первоначально найден в Японии, а затем попал в Европу как декоративная трава. Это высокопродуктивная, холодостойкая трава, использующая C4-фотосинтез (что нетипично для умеренных широт), и популярный кандидат для биоэнергетики, вырастающий до 15 футов в высоту и создающий больше биомассы, чем другие сорта.

Команда получила финансирование на продолжение поиска гибридов и создание разнообразной коллекции растений местных видов Miscanthus по всей Японии. Эта коллекция станет ресурсом для Института энергетических бионаук. Будущие исследования также будут посвящены филогенетическим связям этих гибридов и оценке их агрономического потенциала по сравнению с культивируемым M. x giganteus.