_ Noua strategie genetica pentru prevenirea defalcării uleiurilor vegetale necesare pentru biocombustibili și alte produse

Biologii de la Brookhaven National Laboratory al Departamentului de Energie al SUA (DOE) au demonstrat o nouă modalitate de a crește conținutul de ulei din frunzele și semințele plantelor. După cum este descris în revista New Phytologist, oamenii de știință au identificat și modificat cu succes porțiuni cheie ale unei proteine ​​care protejează picăturile de ulei nou sintetizate. Modificările genetice protejează în esență proteina protectoare a uleiului, astfel încât să se poată acumula mai mult ulei.

„Implementarea acestei strategii în plantele de bioenergie sau plante oleaginoase ar putea ajuta la satisfacerea cererii tot mai mari de combustibil biodiesel și/sau uleiuri vegetale importante din punct de vedere nutrițional, „, a declarat biochimistul Brookhaven Lab, John Shanklin, președintele Departamentului de Biologie al Laboratorului, care a condus cercetarea.

Echipa lui Shanklin lucrează de ani de zile pentru a stimula acumularea de ulei vegetal, în special în părți ale plantelor, cum ar fi frunzele care în general nu face mult ulei. Aceste țesuturi vegetative reprezintă în mod obișnuit cea mai mare parte a biomasei vegetale.’

Îmbunătățirea capacității lor de a acumula ulei ar crește substanțial conținutul de energie din biomasă. Și, deoarece uleiurile vegetale sunt materii prime cheie pentru fabricarea biodieselului, strategia ar putea transforma plantele de cultură în fabrici verzi pentru producerea de combustibili durabili.

O mare parte din atenția echipei Brookhaven a fost implementarea strategiilor genetice care împing biochimic celulele plantelor să producă mai mult ulei și trageți acel ulei proaspăt sintetizat în picături de lipide – în loc să-l transferați în construirea de noi părți ale plantelor.

„Dar odată ce uleiul este fabricat, acesta poate fi defalcat, iar nivelul de acumulare este echilibrul dintre sinteză și descompunere”, a explicat Shanklin.

Așadar, oamenii de știință au folosit și o a treia abordare: creșterea proteinelor de producție care protejează picăturile de lipide de a fi degradate.

Un astfel de proteina protectoare produsa in mod natural de plante este cunoscuta sub numele de oleozina. Oleozina devine încorporată în membrana picăturilor de ulei, blocând accesul la enzimele numite lipaze care inițiază descompunerea uleiului.

„Noi și alții, de obicei, creștem nivelurile acestei mici proteine ​​pentru a proteja picăturile de lipide”, Shanklin. spus.

Dar oleozina în sine poate fi degradată, limitându-i eficacitatea. Așadar, în noua lucrare, Shanklin și echipa sa și-au propus să găsească o modalitate de a proteja protectorul de ulei.

„Acesta a fost un puzzle complicat pe care autorul principal, Sanket Anaokar, a lucrat creativ pentru a-l rezolva”, a spus Shanklin. Anaokar este asociat de cercetare Brookhaven Lab în programul Centrul pentru Bioenergie Avansată și Inovare a Bioproduselor (CABBI), un Centru de Cercetare în Bioenergie condus de Universitatea din Illinois Urbana-Champaign.

Ștergerea semnalelor de degradare

Folosind indicii de la alte grupuri care au folosit o abordare diferită pentru a aborda această problemă, oamenii de știință au conceput variante ale proteinei oleozină și au testat efectele acestora în frunzele de tutun.

Echipa a proiectat inițial variantele pentru a schimba toate aminoacizi presupus a fi implicați în degradarea oleozinei. Apoi, au inversat mutațiile pe rând și au căutat cele mai mari schimbări în acumularea de petrol. În cele din urmă, acest lucru le-a permis să identifice câteva mutații cheie care au făcut oleozina mult mai rezistentă la descompunere.

„Aceste modificări au făcut ca formele variante de oleozină să se acumuleze la niveluri mai înalte – care, la rândul lor, au protejat mai eficient ulei, așa că și nivelul uleiului a crescut”, a spus Shanklin.

Plantele care exprimă cel mai de succes amestec de modificări genetice au acumulat cu 54% mai mult ulei în frunze și cu 13% mai mult în semințele lor, comparativ cu plantele nemodificate.

Surpriză fortuită

O descoperire surprinzătoare a fost că modificările pentru protejarea picăturilor de ulei nu au avut efecte negative asupra creșterii plantelor sau asupra capacității semințelor de a germina. Acest lucru a fost surprinzător, deoarece semințele de plante trebuie să descompună uleiul depozitat pentru a alimenta germinația și etapele incipiente ale creșterii răsadurilor, adică până când planta s-a stabilit și a crescut suficiente frunze pentru ca fotosinteza să declanșeze și să alimenteze creșterea ulterioară.

„Inițial ne-am îngrijorat că prevenirea defalcării uleiului în timpul dezvoltării semințelor ar inhiba acest proces de „înființare”, a spus Shanklin. „Dar am descoperit că stabilirea nu este afectată de variantele de oleozină. Acest lucru ne spune că, în timpul creșterii timpurii, planta folosește un alt mecanism pentru descompunerea uleiului, astfel încât răsadurile să poată avea acces la energia stocată.

„Noi. nu știm încă care este acest proces, dar ne permite să folosim variante de oleozină pentru a crește acumularea de ulei în țesutul vegetativ și în semințe, fără a afecta creșterea răsadurilor”, a spus Shanklin.

(Fluierul)