Трава в газ: геномная карта исследователей ускоряет развитие биотоплива

Исследователи из Университета Джорджии сделали крупный шаг в поиске источников более чистой, возобновляемой энергии, составив геномные карты двух исходных клеток Miscanthus x giganteus — крупного многолетнего злака, перспективного в качестве источника этанола и биоэнергии.

Чангсу Ким, постдокторант Лаборатории картирования генома растений, идентифицировал набор из примерно 600 фрагментов ДНК Miscanthus, которые могут служить диагностическими маркерами. Следующий шаг — определить, какие из этих фрагментов указывают на гены, способные сделать растение ещё лучшей биотопливной культурой.

Работу Кима и Лаборатории возглавляет Эндрю Патерсон, выдающийся исследовательский профессор из отделений генетики, биологии растений, а также почвоведения и растениеводства.

Природные преимущества Miscanthus

Miscanthus — естественный кандидат для выращивания на биомассу:

• Его похожие на сахарный тростник стебли вырастают выше 12 футов на почвах низкого качества.
• Он требует минимум удобрений.
• Хорошо растёт во влажном умеренном климате США, Европы и Азии.
• На востоке США может производить больше биомассы с акра, чем другие культуры-кандидаты.

Кроме того, Miscanthus — более чистый источник энергии, чем ископаемое топливо. При сжигании он выделяет только тот углерод, который поглотил в процессе роста, что делает его практически углеродно-нейтральным.

Задача для генетиков

Генетическая карта позволит селекционерам усилить природные преимущества Miscanthus и устранить его слабые стороны. Например, серьёзной проблемой для выращивания в юго-восточных штатах США является слишком раннее цветение, которое отвлекает энергию и питательные вещества от роста стеблей и листьев.

«Вы не хотите, чтобы он цвёл. Вы бы предпочли, чтобы он продолжал наращивать листья и стебли», — говорит Патерсон.

Карта позволит локализовать гены, ответственные за цветение, и предотвратить его преждевременное начало, что даст фермерам высокие, мощные растения с максимальным выходом биомассы.

Коммерческий интерес и ускорение селекции

Исследования привлекли внимание венчурных капиталистов и биотехнологических компаний. Одна из них, Mendel Biotechnology, стала партнёром проекта.

Генетическая карта позволит сэкономить Mendel многие годы полевых исследований. Без неё селекционерам приходится проводить тысячи измерений характеристик растений в полевых условиях. С картой лучшие сорта можно отбирать на молекулярном уровне гораздо быстрее.

«Мы хотим использовать опыт американской академической науки, чтобы ускорить процесс создания с нуля коммерческого вида, который можно будет высаживать на миллионах акров в ближайшие 10–15 лет», — заявил Дональд Пантер, старший вице-президент Mendel.

Хотя масштабное производство Miscanthus займёт ещё несколько лет, исследование Кима и Патерсона — важный начальный шаг в этом процессе.

«Это только начало. Мы хотим предоставить селекционерам ценный ресурс для их будущей работы. Это наша долгосрочная цель», — сказал Ким.