Генетическая модификация растений для производства биодизеля

BiobioСпециалистам из Токийского Института Технологии (Tokyo Tech) удалось успешно ввести созданную ими систему липидного преобразования в трансгенное растение с целью увеличить производство биотоплива.

Для производства возобновляемого биодизельного топлива, не наносящего вреда окружающей среде, могут быть использованы получаемые из растений триацилглицеролы. Это объясняет большой интерес к применению генной инженерии для увеличения уровней триацилглицеролов в тканях растений.

Группа специалистов из Токийского Института Технологии под руководством Ми Шимоджима и Юка Мадока (Mie Shimojima,Yuka Madoka) недавно разработали систему липидного преобразования, которую можно ввести в трансгенные растения с целью увеличения уровней выработки триацилглицеролов в листьях и корнях.

Обычно, растения получают необходимые для их роста минералы, фосфористые соединения, в виде фосфорной кислоты, известной, как неорганический фосфат. При недостатке неорганического фосфата материал клеточных мембран, называемый фосфолипидами, разрушается, высвобождая фосфористые соединения, и вызывая накопление триацилглицеролов.

Однако большинство растений создают и накапливают триацилглицеролы только в семенах, составляющих небольшую часть растения. Более того, хотя триацилглицеролы также производятся и в растениях, не имеющих семян, их концентрация в таких растительных тканях, как листья, обычно весьма низка.

Группа специалистов начала со сравнения того, как растение Arabidopsis (Резуховидка) – разновидность небольшого цветущего растения, семейства капустных – реагирует в условиях нехватки неорганического фосфата и азота. Хотя в обоих случаях накапливались триацилглицеролы, биомасса растений, выращенных при нехватке азота, была заметно ниже, чем в условиях нехватки неорганического фосфата.

Используя полученные данные, ученные создали систему липидного преобразования, и ввели ее в Arabidopsis. В результате они смогли продемонстрировать более высокие уровни накопления триацилглицеролов по сравнению с обычной разновидностью растения.

Возможность увеличения уровня триацилглицеролов в тканях растений, также была показана и в других исследованиях, но в них для выращивания растений требовалось использовать почву со специальными подкормками. Ученные же из Tokyo Tech в своем исследовании смогли получить требуемые результаты только за счет изменения лишь одного гена в трансгенном растении, выращивая растения, которые были лишены подкормки.

Результаты исследования позволяют предположить, что введение большего количества генов может еще больше увеличить уровни триацилглицеролов в растениях.

В настоящее время группа ученых изучает возможности применения их системы липидного преобразования к зерновым культурам. Если это удастся, то производство и последующее потребление биодизельного топлива на экономически приемлемых уровнях может стать реальностью в не слишком далеком будущем.

Описание исследования опубликовано в журнале Frontiers in Plant Science, в статье, озаглавленной “An engineered lipid remodeling system using a galactolipid synthase promoter during phosphate starvation enhances oil accumulation in plants”.