Сладкое сорго перспективно для окружающей среды

Сладкое сорго можно использовать для производства биогаза, биотоплива и новых полимеров. Кроме того, оно может помочь заменить фосфатные удобрения. Новый сорт сладкого сорго, разработанный в Карлсруэском технологическом институте (KIT), накапливает особенно много сахара и хорошо растет в местных условиях. Как сообщили ученые в журнале Industrial Crops & Products, транспорт и накопление сахара связаны со структурой сосудов растений. Это стало результатом сравнения сладкого и зернового сорго.

Одна из стратегий снижения выбросов парниковых газов — выращивание так называемых C4-растений. Они осуществляют фотосинтез особенно эффективно, лучше фиксируют углекислый газ (CO₂) и наращивают больше биомассы. К таким растениям относится сорго. Особенно богатые сахаром разновидности называются сладким сорго (Sorghum bicolor L. Moench). Его можно выращивать на маргинальных землях, что не создает конкуренции продовольственным или кормовым культурам.

Новый сорт сладкого сорго KIT1, разработанный доктором Аднаном Канбаром, накапливает много сахара и хорошо растет в условиях умеренного климата. Его можно использовать для производства биогаза и биотоплива, а также как основу для новых полимеров. Расчетный выход сахара с гектара — более 4.4 тонн, что соответствует почти 3000 литрам биоэтанола. Кроме того, побочный продукт производства биогаза можно использовать как удобрение для замены дефицитного фосфатного.

Анатомия стебля растения

Исследователи сравнили сорта сладкого сорго KIT1 и зернового сорго Razinieh, чтобы изучить разное поведение в накоплении сахара в стебле. Команда изучила анатомию стебля, включая узлы и междоузлия, транскрипты генов транспортеров сахарозы и реакцию растений на высокую концентрацию соли в почве.

Накопление сахара было наибольшим в центральных междоузлиях у обоих генотипов. Однако была обнаружена связь между накоплением сахара и структурой сосудов, которые служат для транспорта воды, растворенных веществ и органических соединений. Сосуды сгруппированы в проводящие пучки, состоящие из флоэмы (луб) и ксилемы (древесина). Флоэма в основном транспортирует сахара и аминокислоты, а ксилема — воду и неорганические соли.

Исследование показало, что у KIT1 и пяти других сортов сладкого сорго площадь поперечного сечения флоэмы в стебле намного больше, чем у ксилемы — разница гораздо более выражена, чем у зернового сорго Razinieh. «Наше исследование первым изучило взаимосвязь между структурой проводящих пучков и накоплением сахара в стебле», — говорит профессор Питер Ник.

Сладкое сорго лучше справляется с солевым стрессом

Исследование также показало, что солевой стресс приводил к более высокому накоплению сахара у KIT1, чем у Razinieh. Экспрессия генов транспортеров сахарозы была выше в листьях KIT1 в нормальных условиях и значительно увеличивалась при солевом стрессе.

«Помимо анатомических факторов, существуют и молекулярные факторы, которые могут способствовать регуляции накопления сахара в стебле», — объясняет Канбар. «В любом случае, KIT1 лучше реагирует на солевой стресс».