Ученые из Технологического университета Наньян, Сингапур (NTU Singapore) разработали устойчивый способ продемонстрировать новую генетическую модификацию, которая может увеличить выход натурального масла в семенах на 15 процентов в лабораторных условиях.
Новый метод можно применять к таким культурам, как рапс, соя и подсолнечник, которые представляют собой многомиллиардную отрасль, спрос на которую продолжает расти во всем мире.
Исследовательская группа под руководством доцента Вей Ма из Школы биологических наук NTU генетически модифицировала ключевой белок растений, который регулирует количество производимого ими масла. Это приводит к увеличению запасов масла в семенах, которые в первую очередь служат источником энергии для прорастания.
Запатентованный метод команды включает в себя модификацию ключевого белка, известного как «Wrinkled1» или «WRI1», который регулирует производство растительного масла. После модификации семена имеют морщинистый вид, что является основанием для его научного кодового названия.
В лаборатории эти модифицированные семена успешно продемонстрировали увеличение количества масла в семенах, что позволяет производить до 15 процентов больше натуральных масел. Результаты исследования были опубликованы в научном журнале Plant Signaling & Behavior..
Масло из семян растений является важным компонентом нашего ежедневного рациона, и сельскохозяйственная промышленность ищет способы максимизировать урожайность растений при одновременном снижении воздействия выращивания сельскохозяйственных культур на окружающую среду, особенно землепользования. Наши исследования помогают увеличить производство семян нефти устойчивым и экономически эффективным способом, а также открывает новые возможности для исследований в области сельского хозяйства», - сказал доцент Ма.
Ожидается, что способность увеличивать добычу нефти устойчивым образом приведет к более высокой экономической выгоде. Предыдущие исследования показали, что небольшое увеличение выхода масла (в пересчете на сухую массу) семян сои на 1,5% соответствует скачку на 1,26 миллиарда долларов США на рынке США.
Открытие для производства биотоплива
Увеличение выхода растительного масла также пойдет на пользу производству биотоплива, представляющего собой форму чистого топлива, получаемого из органических источников, таких как растительные масла.
Биотопливо используется в различных целях, в том числе для питания машин в охраняемых лесах для уменьшения загрязнения ископаемым топливом и для заправки автомобилей, кораблей и самолетов на дальние расстояния.
«Мировой спрос на растительное масло растет очень быстро, и, по оценкам, к 2030 году он удвоится. источник топлива, чем нефть. Таким образом, увеличение производства масла основных культур, таких как соя, подсолнечник и рапс, необходимо для более устойчивого и экологичного будущего», - сказал доцент Ма
В настоящее время он изучает возможность промышленного сотрудничества для коммерциализации и дальнейшего развития технологии.
Команда NTU также изучает другие способы максимизации запасов растительного масла, например, использование других частей растений, таких как стебли, для производства масла.
Устойчивый способ увеличения добычи нефти
Предыдущие исследования по повышению выхода масла из семян включали увеличение количества белка WRI1, известного как сверхэкспрессия, но это не привело к стабильному и последовательному увеличению выхода масла.
Ассистент профессора Ма использовал растение арабидопсис - небольшое цветущее растение, родственное капусте и горчице. Он содержит все характеристики таких культур, как подсолнечник, рапс и соя, и служит идеальной моделью растений для исследований.
Он и исследовательская группа NTU разработали запатентованный метод, который стабилизирует ключевой белок WRI1, что также улучшает его способность взаимодействовать с другими белками. Это повышает его эффективность при производстве натуральных масел, и этот метод можно легко применить к другим культурам. Это также поощряет более устойчивый способ производства натурального масла в промышленности вместо простого увеличения площади земли, используемой для сельского хозяйства.
Доктор. Бо Шен, старший менеджер DuPont Pioneer, международного производителя гибридных семян для сельского хозяйства в США, который не участвует в исследованиях группы NTU, сказал: «Растительное масло является важным возобновляемым ресурсом для производства биодизельного топлива и для диетического потребления людьми и людьми. В 2017 г. общий объем производства растительного масла во всем мире достиг около 185 млн тонн. Wrinkled1 (WRI1) является вездесущим регулятором, контролирующим биосинтез масла в кукурузе, сое, каноле и пальме. на WRI1 может иметь глобальное значение. Лучшее понимание того, как WRI1 регулирует биосинтез масла, может дать информацию о том, как мы разводим растения, производящие больше масла».
Представляя еще одну независимую точку зрения, д-р Эрик Меллеринг, старший научный сотрудник Synthetic Genomics, калифорнийской компании, специализирующейся на синтетической биологии, сказал: «Исследования ассистента профессора Ма растительного фактора транскрипции WRI1 значительно продвинули наше понимание того, как биосинтез масла семян регулируется. Хотя ген WRI1 был известен в течение некоторого времени, исследование доцента Ма выявило ключевое понимание структурных особенностей белка WRI1, которые имеют решающее значение для его функции, взаимодействия WRI1 с другими регуляторными белками и роли WRI1 в процессах, не подпадающих под регулирование растительного масла.
"Эти открытия, несомненно, будут способствовать оптимизации производства масла из семян различных культур. Таким образом, исследование доцента Ма помогает решить некоторые из основных проблем 21-го века, с которыми мы сталкиваемся при кормлении растущего населения мира. и развитие возобновляемых источников энергии для транспорта."