Арабидопсис — на первый взгляд, обычное растение. Но для биохимика Джея Тилена из Университета Миссури оно стало ключом к разгадке, как заставить растения производить больше масла. Это важный шаг к созданию экологичного биотоплива.

Сейчас ученые меняют гены растений, чтобы увеличить выработку масла — основы для горючего. Внутри растения сложная сеть биохимических реакций превращает солнечный свет, углекислый газ, воду и питательные вещества в масло, сахара и другие соединения. Гены управляют ферментами, а те, в свою очередь, влияют на эти процессы. Но до сих пор непонятно, как усиление выработки масла скажется на других жизненно важных функциях растения.

В новом исследовании Тилен и его команда выяснили, как меняется обмен веществ у генетически модифицированных растений. Эти данные помогут другим ученым точнее настраивать производство масла, избегая побочных эффектов.

Результаты опубликованы в издании Journal of Proteome Research.

Неожиданные открытия

• Масло и белок растут вместе. Раньше считалось, что если увеличить содержание масла в семенах, то белка станет меньше, и наоборот. Но оказалось, что можно повысить и то, и другое одновременно.
• Растения «сжигают» свое же масло. Ученые обнаружили, что генетически измененные растения не только производят больше масла, но и активнее его расщепляют — словно топят печь собственным топливом.

Что дальше

Исследователи хотят найти способ остановить этот бесполезный цикл и направить всю энергию растения на создание масла. В перспективе это поможет вывести более эффективные культуры, такие как камелина и пенникресс — быстрорастущие растения, которые поглощают углекислый газ и превращают его в масло.

Наша цель — перенаправить углерод из менее ценных соединений, например сахаров, в масло — основной продукт для биотоплива, — объясняет Тилен.

Этот эксперимент важен не только для биотоплива. Если научиться одновременно увеличивать содержание масла и белка в семенах, это решит две глобальные проблемы:

• Энергетику — больше масла = больше топлива.
• Продовольствие — больше белка = питательнее корма и пища.

Кроме того, понимание «бесполезного цикла» расщепления масла поможет создать более эффективные ГМ-культуры, экономящие ресурсы.

Исследование проводилось на арабидопсисе — модельном растении с простым геномом. Но у промышленных культур (например, сои или рапса) метаболизм сложнее. Не факт, что те же генетические изменения дадут аналогичный эффект. Нужны испытания на реальных сельхозкультурах.

Метаболические пути — цепочки химических реакций в клетке, где одни вещества превращаются в другие. Например, фотосинтез — это метаболический путь, где СО₂ и вода становятся сахарами. В этом исследовании речь идет о путях, ведущих к образованию масла.

Ранее российские ученые создали уникальный реактор для производства биотоплива.