Крошечные зерна риса открывают большие перспективы для сокращения выбросов парниковых газов, биоэнергетики: Discovery обеспечивает высокое содержание крахмала, практически не выделяя метана.

Благодаря теплым, заболоченным почвам рисовые поля вносят до 17 процентов мировых выбросов метана, что эквивалентно примерно 100 миллионам тонн в год. Хотя это составляет гораздо меньший процент от общего количества парниковых газов, чем углекислый газ, метан примерно в 20 раз эффективнее улавливает тепло. Рис SUSIBA2, как называют новый штамм, является первым рисом с высоким содержанием крахмала и низким содержанием метана, который может предложить значимое и устойчивое решение.

Исследователи создали рис SUSIBA2, внедрив один ген ячменя в обычный рис, в результате чего было получено растение, которое может лучше питаться своими зернами, стеблями и листьями, в то же время лишившись метан-продуцирующих микробов в почве.Результаты, опубликованные в печатном выпуске журнала Nature от 30 июля и в Интернете, представляют собой кульминацию более чем десятилетней работы исследователей из трех стран, в том числе Кристера Янссона, директора по наукам о растениях Тихоокеанской северо-западной национальной лаборатории Министерства энергетики и США. EMSL, Лаборатория молекулярных наук об окружающей среде Министерства энергетики США.

Янссон и его коллеги выдвинули эту гипотезу в Шведском университете сельскохозяйственных наук и провели текущие исследования в университете и с коллегами из Китайской академии сельскохозяйственных наук Фуцзянь и Хунаньского сельскохозяйственного университета.«Необходимость увеличения содержания крахмала и снижения выбросов метана при производстве риса широко признана, но возможность делать и то и другое одновременно ускользает от исследователей», — сказал Янссон. «По мере роста населения мира будет расти и производство риса. По мере того, как Земля нагревается, будут расти и рисовые поля, что приведет к еще большему выбросу метана. Это проблема, которую необходимо решить».

Направляющий углеродВо время фотосинтеза углекислый газ абсорбируется и превращается в сахара для питания или хранения в различных частях растения.

Исследователи давно пытались лучше понять и контролировать этот процесс, чтобы добиться желаемых характеристик растения. Попадание большего количества углерода в семена риса приводит к более толстому и крахмалистому зерну. Точно так же углерод и получаемые в результате сахара, направляемые к стеблям и листьям, увеличивают их массу и создают больше биомассы растений, сырья для биоэнергетики.В начале своей работы в Швеции Янссон и его команда исследовали, как распределение сахаров в растениях может контролироваться с помощью специального белка, называемого фактором транскрипции, который связывается с определенными генами и включает или выключает их.

«Контролируя, где продуцируется фактор транскрипции, мы можем затем диктовать, где в растении накапливается углерод и получаемые в результате сахара», — сказал Янссон.Чтобы сузить круг претендентов на гены, команда начала с зерна ячменя с высоким содержанием крахмала, а затем определила гены, которые были очень активными. Затем активность каждого гена была проанализирована в попытке найти конкретный фактор транскрипции, ответственный за регулирование превращения сахара в крахмал в надземных частях растения, прежде всего в зернах.Генеральный план

После открытия фактора транскрипции SUSIBA2 для SIgnaling сахара в BArley 2 дальнейшее исследование показало, что это был тип, известный как главный регулятор. Главные регуляторы контролируют несколько генов и процессов метаболизма или регуляции. Таким образом, SUSIBA2 обладал способностью направлять большую часть углерода к зернам и листьям и по существу перекрывать подачу углерода к корням и почве, где определенные микробы потребляют и превращают его в метан.Исследователи ввели SUSIBA2 в обычный сорт риса и проверили его эффективность в сравнении с немодифицированной версией того же штамма.

В течение трех лет полевых исследований в Китае исследователи неизменно демонстрировали, что SUSIBA2 обеспечивает повышение урожайности и почти полное устранение выбросов метана.Следующие шаги

Этой осенью Янссон продолжит свою работу с SUSIBA2 для дальнейшего изучения механизмов, связанных с выделением углерода, с использованием масс-спектрометрии и возможностей визуализации в EMSL. Янссон и его сотрудники также хотят проанализировать, как взаимодействуют корни и микробные сообщества, чтобы получить более целостное представление о любых воздействиях, которые может иметь сокращение количества продуцирующих метан бактерий.


Оставьте комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *