Какова генетическая основа эвкалипта для производства того ароматного масла, которое у многих из нас ассоциируется с поездками в спа? Карстен Кюльхейм, адъюнкт-профессор Школы лесных ресурсов и наук об окружающей среде Мичиганского технологического университета, последние 10 лет своей карьеры посвятил изучению эвкалипта. Это разнообразные, быстрорастущие виды, в том числе низкорослые кустарники и цветущие деревья высотой 300 футов, в основном произрастающие в Австралии, а также в Новой Гвинее и Индонезии.
В частности, Кюльхайм изучает терпены, органические соединения, содержащиеся в листьях растений. Терпены позволяют определенным видам (в основном растениям, но также и некоторым насекомым), которые их производят, издавать сильный запах, который отпугивает вредителей или привлекает опылителей. Например, хмель, основной ингредиент пива, содержит терпены, которые придают хмелю сосновый запах. Некоторые сорта эвкалипта и чайного дерева производят большое количество именно тех терпенов, которые можно использовать для производства эфирных масел или перегонки биотоплива.
Говорят, что Голубые горы в Австралии получили свое название от тумана, который излучают эвкалипты, особенно в жаркие дни; этот туман состоит из терпенов, испаряющихся в жару. Кюльхейм и его коллеги-исследователи хотят знать, что на генетическом уровне вызывает производство около 50 различных терпенов, чтобы они могли использовать нефть в качестве возобновляемого топлива.
В статье «GWAS с высокой плотностью маркеров дает новое представление о геномной архитектуре выхода терпенового масла в эвкалипте» в журнале New Phytologist Кюльхейм и его соавторы исследуют генетическую основу изменчивости выхода масла в blue mallee, эвкалипт родом из Австралии. Это позволит более быстрое и эффективное одомашнивание, что сделает производство возобновляемого топлива на плантациях эвкалипта более осуществимым.
Одной из причин интереса к эвкалиптовому маслу является то, что биоэтанол (обычно изготавливаемый из кукурузы) и биодизель (обычно изготавливаемый из растительных и соевых масел) не обладают достаточной плотностью энергии, чтобы их можно было использовать в авиационной промышленности. Эвкалиптовое масло, однако, может быть преобразовано в высокоэнергетическое биотопливо, которое можно использовать в качестве реактивного топлива и даже топлива для тактических ракет (JP-10).
Однако многие эвкалипты в настоящее время не одомашнены, и их выход масла сильно различается. С помощью полногеномных ассоциативных исследований (GWAS) Кюльхейм определил гены, которые производят компоненты эвкалиптового масла, которые могут быть использованы в качестве топлива для реактивных двигателей, и аспекты, которые могут быть использованы для производства биодизеля..
«Это позволяет нам выбирать деревья, которые в основном производят полезные компоненты масла для наших целей; мы можем использовать биотехнологию для удаления генов нежелательных компонентов или улучшения желаемых», - сказал Кюльхейм.«Мы надеемся предоставить фермерам, выращивающим эвкалипты, информацию о генетических маркерах, чтобы выбирать деревья на более ранней стадии их роста для более высокого производства терпенов. Выбирая выращивание новых деревьев от производителей терпенов, фермеры могут создавать новые поколения растений, которые естественным образом производят больше масел."
Но помимо перспектив использования эвкалиптового масла в качестве биотоплива и индустрии красоты и здоровья, этот вид также может оказаться отличной товарной культурой для фермеров в засушливых регионах. Деревья хорошо растут в жарких и засушливых регионах, не нуждаются в поливе и, таким образом, не конкурируют с производством продуктов питания на пахотных землях.