Растительные варианты указывают путь к улучшению производства биотоплива

Производство биотоплива из побочных продуктов пищевых культур, таких как солома, может стать быстрее и дешевле благодаря работе учёных из Великобритании и Франции.

Исследователи, финансируемые Советом по исследованиям в области биотехнологии и биологических наук (BBSRC), обнаружили варианты соломенных растений, клеточные стенки которых легче расщеплять для производства биотоплива, но которые при этом не являются значительно меньше или слабее обычных растений.

Это открытие может помочь снизить давление на глобальную продовольственную безопасность, поскольку производство биотоплива из непродовольственных культур станет проще и дешевле.

Влияние выбросов углерода на глобальное потепление стимулирует потребность в углеродно-нейтральном биотопливе. Многие существующие виды биотоплива производятся из культур, которые можно использовать в пищу, что негативно сказывается на глобальной продовольственной безопасности.

Одно из решений — производить топливо из древесных, непродовольственных частей растений, таких как солома. Они богаты полисахаридами (сахарными цепями), которые можно расщепить на простые сахара, а затем сбродить в этанол для топлива.

Однако такое биотопливо в настоящее время слишком дорого из-за стоимости переваривания древесных тканей в простые сахара.

Исследователи из Центра новых сельскохозяйственных продуктов Йоркского университета под руководством профессора Саймона Маккуина-Мейсона совместно с коллегами из Франции провели скрининг большой коллекции вариантов модельного вида травы Brachypodium на перевариваемость.

Такой скрининг вариантов позволяет быстро оценить весь спектр естественного разнообразия, встречающегося у вида.

Используя этот подход, аспирантка Поппи Марриотт идентифицировала 12 независимых линий растений с высокоперевариваемой соломой, которые при этом нормально росли и не показали снижения прочности соломы.

Анализ этих растений показал, что повышенной перевариваемости можно достичь за счёт ряда изменений в клеточной стенке, где содержится большая часть сахара в древесной биомассе.

Кроме того, команда из Йорка также показала, что может идентифицировать изменения генов, которые приводят к высокой перевариваемости.

Новые результаты опубликованы в последнем выпуске журнала Proceedings of the National Academy of Sciences USA.

Выявление этих вариантов растений с более легко перевариваемой соломой, но сохраняющих размер и прочность, может снизить стоимость и сложность производства биотоплива.

Профессор Маккуин-Мейсон заявил: "Эта работа закладывает основу для выявления аналогичных линий с высокой перевариваемостью у коммерческих сельскохозяйственных видов, что проложит путь к более рентабельным и устойчивым видам биотоплива. Использование побочных продуктов растений, таких как солома, даёт двойную выгоду: мы можем собирать пищу с растения, а затем использовать солому для производства углеродно-нейтрального топлива".

Профессор Мелани Уэлхэм, исполнительный директор BBSRC по науке, сказала: "Это исследование — ещё один важный шаг на пути к тому, чтобы сделать производство углеродно-нейтрального биотоплива более простым и дешёвым. Использование побочных продуктов сельскохозяйственных культур, таких как солома, для производства биотоплива снижает давление на продовольственные поставки, а также увеличивает стоимость урожая, повышая продовольственную безопасность и помогая фермерам. Это всего лишь один пример того, как инвестиции BBSRC в мировую биологическую науку работают на решение некоторых существующих и возникающих глобальных проблем, с которыми мы все сталкиваемся".