Материалы портала «Научная Россия»

Хорошее биотопливо невозможно получить без генетики

Хорошее биотопливо невозможно получить без генетики
Чтобы эффективнее выделять спирт из природного сырья, учёные предлагают генетически модифицировать либо сами растения, либо перерабатывающие их микроорганизмы

Хорошее биотопливо невозможно получить без участия генной инженерии – такой общий вывод можно сделать из двух исследований, одно из которых проведено в Бельгии, а другое в США. Чтобы эффективнее выделять спирт из природного сырья, учёные предлагают генетически модифицировать либо сами растения, либо перерабатывающие их микроорганизмы.

Так, исследовательская группа Ваута Бурьяна (Wout Boerjan) из Гентского университета (Бельгия) с помощью генетики искала ответ на один из наиболее актуальных для данной отрасли вопросов: как отделить целлюлозу, перерабатываемую потом в этанол, от лигнина – «прочностного» компонента многих растительных тканей? Лигнин, в отличие от ДНК, РНК и других биополимеров, имеет весьма ветвистую структуру и плотно спутывается с волокнами целлюлозы, укрепляя стенки клеток и поддерживая сосуды, проводящие воду и питательные вещества вдоль по стеблю. И структура этого вещества у каждого растения своя – состав и количество мономеров в ней различаются в зависимости от вида.

Исследуя «классическое» лабораторное растение резуховидку Таля, или арабидопсис (Arabidopsis thaliana), Бурьян и его коллеги обнаружили, что за биосинтез лигнина отвечает особый фермент, обозначаемый как CSE. Он кодируется одним геном, который учёные и попытались изъять из ДНК. Это не помешало растениям вырасти, и хотя они были примерно на треть ниже ростом, чем их «нормальные» собратья, содержание лигнина в клетках снизилось на 36 процентов.

Бельгийские биологи надеются, что их экспериментальные наработки найдут воплощение в биотехнологии, которая избавит производителей биотоплива от дорогостоящих термических процедур выделения лигнина из древесины, а следовательно, нивелирует потребность в выращивании пшеницы, кукурузы и других ценных пищевых культур специально для выработки горючего.

А вот учёные из университета американского штата Мичиган под руководством Сяся Линь «биосоюз» из кишечной палочки и грибков, способный перерабатывать целлюлозу и другие части растительной биомассы в другой спирт – изобутанол. Авторы этого исследования попытались разделить «ответственность» и стадии производства биотоплива. Они воспользовалась тем, что геном кишечных палочек достаточно хорошо изучен и легко поддаётся модификации. Его изменили таким образом, что бактерия начинала использовать сахара для производства молекул изобутанола и при этом не мешала жизни грибков. В этом биологам помогла особая математическая модель, позволившая отсечь самые невыгодные штаммы микробов, не выращивая их.

И такой «союз», по данным учёных, оказался способный перерабатывать биомассу из листьев и стеблей кукурузы с достаточно высокой эффективностью – 60% от теоретического максимума. Данный КПД уже может оказаться достаточным для успешного применения этой системы при коммерческом производстве биотоплива.

«В отличие от других подобных систем, вы можете поместить все наши биологические компоненты в один «чан». Это уменьшит затраты на постройку всей системы и её дальнейшую эксплуатацию, и, как мы надеемся, повысит шансы на то, что наша система будет коммерчески успешной», – отметила Сяся Линь. 

Источник: news.sciencemag.org, ria.ru

биотехнологии биотопливо генетика микроорганизмы

Назад

Социальные сети

Комментарии

Авторизуйтесь, чтобы оставить комментарий