Воск сорго — ценный побочный продукт, усиливающий устойчивость культуры
Биоэнергетическое сорго, уже известное своей устойчивостью, производством биомассы и способностью улучшать плодородие почв, обладает ещё одним свойством: высоким производством воска.
Растительные воски используются в широком спектре коммерческих продуктов: косметике, чернилах, свечах, а также в качестве съедобных покрытий для пищи и биотоплива. Высокая восковая нагрузка биоэнергетического сорго — около 90–180 фунтов с акра — может принести производителям дополнительную прибыль.
Учёные из Texas A&M AgriLife Research и Texas A&M College of Agriculture and Life Sciences изучают воск этого растения. Роберт Чемелевски, докторант кафедры биохимии и биофизики, провёл исследование под руководством Джона Маллета, Ph.D., заслуженного профессора университета и обладателя кафедры сельскохозяйственной биологии имени Перри Л. Адкиссона.
Их исследование опубликовано в журнале Frontiers in Plant Science.
Важность воска для устойчивости сорго в суровых условиях
Сорго — засухо- и жароустойчивая трава, обычно используемая для производства зерна, корма и биомассы для биоэнергетики. Биоэнергетическое сорго имеет очень длинные стебли, которые могут достигать 18 футов в высоту.
Устойчивость растения позволяет ему быть продуктивным даже при выращивании на маргинальных землях или с малым количеством воды. Эта устойчивость отчасти обусловлена высоким производством воска, который помогает ограничивать потерю воды и предотвращает перегрев растения, отражая солнечную радиацию.
«Биоэнергетическое сорго провело 50 миллионов лет, выживая в Африке, в очень жаркой и сухой среде, — сказал Маллет. — Чтобы пережить засуху при высоких радиационных нагрузках, сорго адаптировалось, выделяя много воска на поверхности листьев и стеблей».
Кроме того, исследователи предполагают, что воск повышает устойчивость к вредителям.
«Если вы мутируете растения, чтобы удалить воски, они становятся гораздо более восприимчивыми к насекомым, — отметил Маллет. — Насекомые, ползающие по стеблю, сталкиваются с очень толстым восковым слоем. Поэтому мы считаем, что воск помогает защитить стебель от повреждения насекомыми».
Характеристика состава воска сорго
В своём недавнем исследовании учёные стремились определить ключевую информацию о воске сорго, такую как его количество на разных поверхностях растения и химический состав.
«Воск состоит из длинноцепочечных углеводородов, — пояснил Маллет. — Мы обнаружили, что воск биоэнергетического сорго обогащён альдегидами, типом органических соединений, что может способствовать защите растения от вредителей».
Затем команда изучила биохимические процессы, участвующие в производстве воска биоэнергетическим сорго. Они нашли гены биосинтеза воска, используя предыдущие знания, полученные на других растениях.
После их идентификации исследователи подтвердили, что эти гены экспрессируются в наружном слое стебля, где воск синтезируется и откладывается. Команда также проанализировала процесс активации биосинтеза воска во время развития стебля, что позволило увидеть, какие гены участвуют в регуляции.
«В итоге мы смогли увидеть, как весь путь складывается воедино», — сказал Маллет.
Перспективы коммерциализации
В перспективе производители биоэнергетического сорго смогут получить финансовую выгоду от воска растения в дополнение к доходу от использования культуры в качестве сырья для биотоплива и выработки биоэнергии.
«Мы всегда ищем способы извлечь ценный продукт из растения до его преобразования в биотопливо, — отметил Маллет. — Когда собранная биомасса поступает на биоперерабатывающий завод, воск можно удалить на раннем этапе процесса для последующей очистки и продажи в качестве ценного побочного продукта».
Маллет сказал, что исследовательская группа не уверена в рыночном потенциале воска биоэнергетического сорго, но теперь, зная, сколько его производит растение, они надеются изучить коммерческую жизнеспособность.
«Мы продолжаем узнавать о биоэнергетическом сорго просто удивительные вещи, — сказал он. — Воск может иметь множество применений. Следующим шагом в этом типе исследований станет выяснение того, как его можно удалить и восстановить экономически эффективным способом».