Одними из наиболее известных и выращиваемых масличных культур для производства биотоплива уже давно являются рапс, соя и подсолнечник, но прорыв биохимиков приведет к тому, что покровные культуры ярутка и рыжик также станут источником улучшенного биодизеля.
Исследовательская группа из Университета штата Канзас под руководством Тимоти Дарретта, профессора биохимии и молекулярной биофизики, и доктора наук Линаха Алкотами использовала методы синтетической биологии для значительного увеличения количества ацетилтриацилглицеролов - уникального типа масла, обнаруженного и адаптированного из ярутки и рыжика до почти чистого уровня.
Эти ацетилтриацилглицерины, или ацетил-ТАГ, очень полезны благодаря своей низкой вязкости и эффективности при низких температурах - ключевому критерию для использования в качестве замены дизельному топливу. Группа опубликовала свои результаты в Трудах Национальной академии наук.
«Когда мы производим биодизель, мы берем обычное растительное масло и преобразуем его в биодизель с помощью химического процесса, - поясняет Дюрретт. - Идея заключается в том, что с этими ацетиловыми ТАГ масло можно напрямую использовать в качестве топлива без необходимости в каких-либо дополнительных химических процессах. Таким образом, если фермеры могут выращивать собственное топливо, это способ повысить их энергетическую независимость».
Инженерия масличных семян долгое время была сложной областью, говорит Дюрретт. В растительном мире существовало множество необычных, но полезных липидов, которые биохимики успешно находили и идентифицировали ферменты, которые их создают. Главной проблемой было определить, как адаптировать эти ферменты для получения похожих и достаточно чистых масел в других растениях.
Исследовательская группа Дарретта совершила прорыв, увеличив один из липидов, используемых для синтеза ацетил-ТАГ в рыжике и ярутке, до уровней чистоты масел 93% и 98% соответственно, что значительно выше, чем уровни около 50%, распространенные ранее.
«Эти уровни на самом деле выше, чем у ярутки и рыжика, где мы впервые идентифицировали этот липид, поэтому достижение такого уровня чистоты - настоящее достижение», - сказал Дарретт.
Следующим шагом исследовательской группы Дарретта станет продолжение изучения этих модифицированных растений рыжика и ярутки, чтобы определить, какие еще изменения происходят.
«Всякий раз, когда мы вносим эти изменения в семена, мы понимаем, что растение «борется» с этими изменениями, и мы все еще работаем над тем, чтобы понять, как растения реагируют на эти изменения, и как мы можем это контролировать. Есть много вопросов, на которые мы хотим найти ответ», - сказал Дарретт.
Фермеры особенно заинтересованы в этих разработках, поскольку, например, ярутка обладает замечательной способностью перезимовывать, что позволяет фермерам сажать эти товарные культуры поздней осенью и собирать урожай ранней весной. В настоящее время эти два растения, ярутка и рыжик, в основном выращиваются на севере США, где началась большая часть исследований этих растений, но Дарретт предполагает, что культуры распространяться на большую часть страны, поскольку сельскохозяйственные производители научатся их коммерциализировать.
В рамках отдельного, но взаимосвязанного партнерства Дарретт сотрудничает с Умутом Юселем, доцентом кафедры пищевых наук, с целью изучения потенциальных вариантов использования масел этих растений в пищевой промышленности, а также в целом в качестве эмульгатора и смазочного материала.
Источник и фото: Kansas State University.