Zwiększenie dostępności cukru do produkcji oleju

Zespół z Brookhaven National Laboratory (BNL) Departamentu Energii Stanów Zjednoczonych wyhodował roślinę, która produkuje więcej oleju poprzez manipulowanie dostępnością cukru do syntezy oleju. Zespół kierowany przez Johna Shanklina z BNL osiągnął te wyniki, wykorzystując liście szybko rosnącej rośliny Arabidopsis do naśladowania komórek macierzystych roślin, takich jak Energycane i Miscanthus.

Praca jest częścią projektu Biosystems Design prowadzonego przez University of Illinois o nazwie Renewable Oil Generated with Ultra-Productive Energycane (ROGUE), którego celem jest zaprojektowanie dwóch najbardziej produktywnych amerykańskich upraw biomasy – Energycane i Miscanthus – w celu zgromadzenia obfitych i zrównoważonych dostaw olej, który można wykorzystać do produkcji biodiesla i biopaliw oraz produktów biologicznych.

Aktualny projekt „Wypełnij puste” Cukier zwiększa wegetatywną akumulację triglicerydów”, opiera się na poprzedniej pracy opublikowanej przez grupę Shanklin w 2017 roku. Ta praca wykazała, że ​​blokowanie eksportu cukru z liści przy jednoczesnym hamowaniu syntezy skrobi przesuwa cukry fotosyntetyczne w kierunku syntezy kwasów tłuszczowych i olejów.

„Nowym aspektem tej pracy było zmniejszenie akumulacji cukru w ​​dużym komórkowym przedziale magazynującym zwanym wakuolą” – powiedział Sanket Anukar, pracownik naukowy w BNL. „Nasze podejście polegało na zablokowaniu przepływu cukru do wakuoli i zwiększeniu jego eksportu. Kiedy te manipulacje genetyczne zostały przeprowadzone na roślinach, które zostały również zablokowane w syntezie skrobi, komórka skierowała dodatkowy cukier do oleju”.

Anukar wyjaśnił dalej, że jedną z nieoczekiwanych korzyści z podejścia grupy było to, że część przepakowanego cukru zmniejszyła opóźnienia wzrostu zwykle obserwowane, gdy mniej cukru jest eksportowane z liści i skrobi. Grupa wykorzysta to, czego nauczyli się podczas pracy z Arabidopsis i podzieli się tym z innymi badaczami ROGUE, przyspieszając cykl innowacji.

„Przeprowadzanie wielu manipulacji energią genetyczną jest znacznie trudniejsze i bardziej czasochłonne, podczas gdy z Arabidopsis możemy opracować i przetestować różne modyfikacje genetyczne i biologii molekularnej, aby określić najskuteczniejsze kombinacje” – powiedział Shanklin, przewodniczący BNL Biology i badacz ROGUE. . „Gdy zweryfikujemy podejście przy użyciu naszego systemu modelowego, możemy przekazać tę wiedzę naszym kolegom naukowcom ROGUE w celu rozpowszechnienia w wolno rosnącej uprawie biomasy. rośliny. „

Badania Shanklin to tylko jeden ze sposobów, w jaki ROGUE pracuje nad zwiększeniem dostępności zrównoważonych biopaliw i ograniczeniem stosowania produktów petrochemicznych.

„Weryfikacja koncepcji w fabryce modelowej Arabidopsis pokazuje nam teraz, że warto przenieść się do Energycane i Miscanthus jako ważny krok w tworzeniu tych opłacalnych źródeł znacznych ilości ropy do konwersji na biopaliwa i biopaliwa” – powiedział Stephen Long. , dyrektor ROGUE. , Ikenberry Endowed University Chair of Crop Science and Plant Biology w Carl R. Woese Institute for Genomic Biology w Illinois.

To badanie zostało opublikowane w Granice w naukach o roślinach.