Ятрофа имеет семена с высоким содержанием масла. Но потенциал масла как биотоплива ограничен, потому что для крупномасштабного производства это кустарниковое растение требует такого же ухода и ресурсов, как и культурные растения.«Считается, что будущее ятрофы заключается в дальнейшем улучшении ятрофы для крупномасштабного производства на маргинальных непродовольственных пахотных землях посредством селекции и / или биотехнологии», — сказал Джон Э. Карлсон, профессор молекулярной генетики в Пенсильвании. «Чем больше известно о генетической основе ключевых атрибутов ятрофы, таких как засухоустойчивость, тем быстрее будет прогрессировать улучшение ятрофы».По словам Карлсона, ятрофа в настоящее время лучше всего растет в тропических странах и уже в небольших масштабах выращивается в качестве биотоплива в Индии, Юго-Восточной Азии и Африке.
Выведение сорта, который хорошо себя чувствует в засушливых бесплодных условиях, может позволить массовое культивирование, но до крупномасштабного производства могут быть еще десятилетия.Исследователи изучили малоизвестный ген — JcPIP1 — потому что аналогичный ген в модельном растении Arabidopsis, как известно, играет роль в реакции на засуху.
Они также исследовали JcPIP2, ген потенциальной реакции на засуху у ятрофы, выявленный в 2007 году исследователями из Сычуаньского университета. Они сообщили о своих открытиях сегодня (15 июля) в Журнале физиологии растений.Гены JcPIP кодируют мембранные каналы, называемые аквапоринами, которые отвечают за транспортировку и баланс воды по всему растению, хотя остается неясным, как именно каждый ген влияет на поведение аквапоринов в условиях стресса окружающей среды.
Однако исследователи обнаружили, что JcPIP1 и JcPIP2 экспрессируются в разное время в стрессовой ситуации, что указывает на то, какую роль они играют в ответной реакции и восстановлении.Выращивая образцы немодифицированных ятрофов в условиях, имитирующих высокую засоленность почвы и низкую доступность воды, исследователи показали, что ятрофа обычно более уязвима и медленнее восстанавливается после высокой засоленности, чем от засухи.
Используя вирус табачной мозаики для временной трансформации ятрофы, исследователи создали растения, в которых JcPIP2 или JcPIP1 были временно отключены. Они подвергли модифицированные образцы шести дням стресса и шести дням восстановления. Чтобы измерить реакцию растений на стресс, они отметили физические изменения и измерили повреждение корней, рост листьев, утечку электролитов в листьях, а также поток и объем сока.
Исследователи обнаружили, что эти реакции на стресс были примерно одинаковыми между двумя вариантами в условиях засухи. Однако растения с отключенным JcPIP1 медленнее восстанавливались после повреждения солью.Анализ частей растений во время стадий стресса и восстановления показал, что JcPIP2 был наиболее активен на ранних стадиях стресса, тогда как экспрессия JcPIP1 была выше во время восстановления.
Время показывает, что JcPIP1 может иметь решающее значение в помощи Jatropha в восстановлении после повреждений, в то время как JcPIP2 может играть роль в предотвращении.Как эти два гена влияют на другие функции растений, остается неизвестным, и насколько большую роль они играют во всей сети устойчивости к засухе, зависит от дальнейших исследований.«У растений есть сложные генетические и биохимические пути устойчивости к стрессу окружающей среды, которые включают (множественные) гены и пути», — сказал Карлсон. «Эта неотъемлемая избыточность реакций на стресс обеспечивает выживание в различных условиях окружающей среды и предоставляет множество возможных подходов к повышению сопротивляемости».
По словам исследовательской группы, следующий шаг — выяснить, как гены JcPIP работают на клеточном уровне, что может предоставить более подробные профили точной функции каждого гена.Среди других исследователей этого проекта — ведущие исследователи Сунг Джу Ан и Ха-Ён Джангат, Национальный университет Чоннам, Корея; Сон-Ук Ян, доцент кафедры биологии растений и биотехнологии Копенгагенского университета; и Ян-Гю Ку, Университет Вонкванг, Корея.
Это исследование профинансировали Корейское агентство по развитию сельских районов, Национальный исследовательский фонд Кореи и Министерство образования, науки и технологий Кореи.