Nova varijanta sirka nadmašuje soju u proizvodnji ulja

Nova varijanta sirka nadmašuje soju u proizvodnji ulja

Istraživači u Centru za napredne inovacije bioenergije i bioproizvoda (CABBI) razvili su novu varijantu sirka koja može nadmašiti soju u proizvodnji ulja, sa velikim potencijalom kao čisti izvor obnovljivog goriva.

Naučnici su dugo radili na stvaranju novih održivih izvora biljnih ulja, poznatih kao triacilgliceroli (TAG), kako bi zadovoljili rastuću potražnju za obnovljivim gorivima kao što su održivo gorivo za vazduhoplovstvo (SAF) i obnovljivi dizel.

Trenutno, uljane palme i seme uljarica, kao što je soja, daju većinu TAG-a za obnovljiva goriva, ali ovi izvori sami po sebi ne mogu da zadovolje buduće globalne potrebe. Da bi se pozabavili ovim problemom, istraživači su konstruisali trave visoke biomase kao što je sirak za proizvodnju ulja. Ove trave su veoma efikasne u fotosintezi, proizvode velike količine biomase i mogu da rastu u teškim klimatskim uslovima, što ih čini odličnim kandidatima.

U svojoj novoj studiji, objavljenoj u Plant Biotechnologi Journal, naučnici CABBI naglašavaju korisnost cevovoda od laboratorije do polja za isporuku sirka koji ima visok sadržaj TAG-a. Istraživači su konstruisali sirak da akumulira do 5,5% suve težine TAG-a u svojim listovima i 3,5% suve težine u svojim stabljikama u poljskim uslovima — 78 puta i 58 puta više od nemodifikovanog sirka, respektivno. Ovaj nivo proizvodnje mogao bi da obezbedi oko 1,4 puta više ulja po hektaru od soje, što ovo čini obećavajućom novom sirovinom za obnovljiva goriva.

„Ovaj rad je kulminacija velikog timskog napora koji pokazuje kako se fundamentalna istraživanja mogu koristiti za razvoj novih sirovina za useve kako bi se odgovorilo na globalne potrebe za energijom“, rekao je Edgar Cahoon, direktor Centra za inovacije u nauci o biljkama na Univerzitetu Nebraska i jedan od odgovarajući autori na radu. Cahoon je radio sa Kiioul Parkom, višim naučnim saradnikom na Odeljenju za biohemiju na Univerzitetu Nebraska i glavnim autorom na radu; i Tom Clemente, Eugene V. Price, uvaženi profesor biotehnologije na Univerzitetu Nebraska; zajedno sa mnogim drugim stručnjacima CABBI-ja.

Za razliku od semena i voća bogatih uljem iz biljaka poput uljane palme i soje, TAG se obično akumulira samo u vegetativnim organima biljke (listovima i stabljikama) kao odgovor na stres na oštećenje membrane.

Da bi dizajnirali sirak za akumulaciju biljnog ulja, istraživači su koristili strategiju „push-pull-protect“, koju su istraživači CABBI-ja ranije koristili za povećanje akumulacije vegetativnog ulja u drugim biljkama. Oni su uveli gene da „guraju“ više ugljenika iz fotosinteze u proizvodnju ulja, „uvlače“ masne kiseline u TAG molekule i „zaštite“ uskladišteno ulje od razgradnje. Ovaj pristup se zasnivao na prethodnim uspesima sa drugim kulturama, fokusirajući se na sirak zbog njegove tolerancije na toplotu i sušu i dobro shvaćenog genoma.

Koristeći napredne metode prenosa gena, naučnici CABBI-ja su konstruisali linije sirka koje su, kada se uzgajaju na terenu u Centru za istraživanje, proširenje i obrazovanje istočne Nebraske, ne samo da su održavale stabilnu proizvodnju ulja tokom više generacija, već su i izbegle smanjenja biomase primećeno u sličnim studije sa drugim kulturama biomase.

„Širina stručnosti u CABBI-u nam je omogućila da uzmemo koncept iz laboratorije i primenimo ga u praksi za proizvodnju nove bioenergije i bioproizvoda“, rekao je Kahun.

Otkrijte najnovije u nauci, tehnologiji i prostoru sa preko 100.000 pretplatnika koji se oslanjaju na Phis.org za dnevne uvide.
Prijavite se za naš besplatni bilten i dobijajte novosti o otkrićima,
inovacije i istraživanja koja su važna – dnevno ili nedeljno.

Ove novoprojektovane linije za uljni sirak obezbeđuju potencijalne nove izvore sirovina za obnovljivi dizel i SAF, smanjujući oslanjanje na tradicionalne uljane useve dok zadovoljavaju rastuću potražnju za obnovljivom energijom. A ovaj uljni sirak takođe ima potencijal da obezbedi nove tokove prihoda i tržišta za poljoprivrednike. Bioprerada sirka u ulju otvara nove načine za podsticanje bioekonomije i podršku ruralnoj vitalnosti.

Istraživački tim će nastaviti da proučava kako dalje povećati prinose ulja kako bi ispunio CABBI-jev cilj da uzgaja useve koji imaju 10% TAG prema suvoj težini.

„Osnova za dalje poboljšanje prinosa TAG zavisiće od dubinske analize efekata ‘push-pull-protect’ metaboličkog inženjerskog pristupa primenjenog u studiji,” rekao je Jorg Švender, viši naučnik Grupe za nauku o biljkama u Brookhavenu. Nacionalna laboratorija i drugi dopisni autor na radu. „Na primer, u trenutnoj studiji, tim je koristio sekvenciranje celog transkriptoma (ili sekvenciranje RNK), tehniku koja analizira aktivnost hiljada gena u isto vreme u uzorcima tkiva.

Ova analiza je otkrila da linije uljnog sirka povećavaju proizvodnju enzima u svojim listovima koji razgrađuju lipide, i kao takvi verovatno takođe napadaju TAG. Dalja analiza metaboličkog fluksa sa izotopskim tragačima je potvrdila da se lipidi, iako se stvaraju većom brzinom u listovima uljnog sirka, u isto vreme brže razgrađuju. Ovi nalazi se verovatno mogu prevesti u rafiniranu inženjersku strategiju koja dodatno povećava nivoe ulja. Istraživački tim ima za cilj da poboljša ovaj pristup kako bi sirak postao pouzdana, održiva sirovina za biogorivo.