زیست فناوری کشاورزی

مرکز جامع اطلاع رسانی

کشف ژن مؤثر در افزایش قابلیت هضم و تولید سوخت زیستی در گیاهان

زیست توده گیاهی دارای ارزش کالری قابل توجهی است اما بیشتر آن دیواره های سلولی قوی را تشکیل می دهد که یک مزیت تکاملی ناخوشایند است که  کمک کرده است گیاهان برای  بیش از 60 میلیون سال بقا داشته باشند.
مشکل این است که این استحکام باعث شده تا  آنها  در شکم گاو و گوسفند کمتر هضم  شوند و هم چنین  در پالایشگاه های انرژی زیستی برای سوخت اتانول به سختی فرآوری شوند.

اما اکنون یک تیم چند ملیتی محققان از بریتانیا، برزیل و ایالات متحده، یک ژن درگیر در سخت شدن  دیواره سلولی  را مشخص کرده اند که سرکوب آن باعث آزاد شدن قندها به میزان بیش از  60 درصد می شود. یافته های آنها  در New Phytologist گزارش شده است.
Rowan Mitchell ، یک زیست شناس گیاهی در Rothamsted Research و همکار رهبر تیم، می گوید: "این پژوهش تأثیر بالقوه جهانی دارد، زیرا هر کشوری از گیاهان علفی برای تغذیه حیوانات استفاده می کند و برای تهیه سوخت زیستی در سراسر جهان از مواد اولیه گیاهی استفاده می کنند."

Hugo Molinari ، محقق اصلی آزمایشگاه ژنتیک و بیوتکنولوژی در Embrapa Agroenergy ، بخشی از مرکز تحقیقات کشاورزی برزیل می گوید "تنها در برزیل، بازارهای بالقوه این فن آوری در سال گذشته به 1300 میلیون دلار برای سوخت های زیستی و 61 میلیون دلار برای خوراک گاوها ارزش گذاری شده است."

Mitchell می گوید میلیاردها تن از زیست توده محصولات علفی هر سال تولید می شوند و یک ویژگی کلیدی قابلیت هضم آن است که تعیین می کند از لحاظ اقتصادی چه مقدار سوخت های زیستی تولید میکند و چه مقدار ارزش غذایی برای حیوانات دارد.  افزایش استحکام دیواره سلولی یا feruloylation ، میزان هضم را کاهش می دهد.
Mitchell می گوید: "ما 10 سال پیش ژن های خاصی را شناسایی کردیم که نامزدهای کنترل استحکام دیواره سلولی هستند اما نشان دادن این نقش بسیار دشوار است، اگر چه بسیاری از آزمایشگاه ها تلاش کرده اند. ما اکنون شواهد قوی برای یکی از این ژن ها را ارائه می دهیم."
در گیاهان اصلاح شده ژنتیکی، یک ژن به گیاه منتقل شده که ژن  داخلی که مسئول  feruloylation  است را سرکوب میکند. بطوری که فعالیت آن را به حدود 20٪  فعالیت طبیعی  اش میرساند. به این ترتیب،  زیست توده تولید شده آن نسبت به گیاه اصلاح نشده دارای استحکام دیواره کمتری است.

Mitchell می گوید: "سرکوب ژن اثر آشکاری بر میزان تولید زیست توده گیاهی و یا ظهور گیاهان تراریخته با استحکام دیواره ای کمتر ندارد.  "به لحاظ علمی، ما اکنون می خواهیم بدانیم که چگونه این ژن در استحکام دیواره نقش دارد.  به این ترتیب، می توانیم بررسی کنیم آیا می توانیم این روند را کارآمدتر کنیم."
این یافته ها بدون شک یک امتیاز در برزیل است، چرا که  در صنعت سوخت زیستی در حال رشد آن،  اتانول از بقایای غیر خوراکی  محصولات علفی مانند پشته های ذرت و نیشکر و بقایای  نیشکر تولید می شود. افزایش کارایی تولید اتانول زیستی کمک میکند تا جایگزین  سوخت فسیلی شود ومیزان  انتشار گازهای گلخانه ای را کاهش دهد.
Molinari یادآور می شود: "از لحاظ اقتصادی و محیط زیست، صنعت دامداری ما از فرآورده های کارآمدتری بهره خواهد برد و صنعت سوخت های زیستی ما از زیست توده ای بهره مند خواهد شد که نیاز به آنزیم های کمتری برای تجزیه آن در طول روند هیدرولیز دارد".
 پروفسور بیوشیمی در دانشگاه Wisconsin-Madison و مرکز تحقیقات انرژی زیستی Energy's Great Lakes  ایالات متحده یادآور می شود که گروههای تحقیقاتی مختلف ژن و یا پروتین های مسئول استحکام دیواره را تقریبا از بیست سال گذشته بدست آورده اند. Ralph خاطرنشان می کند: "گروه ما از اوایل دهه 1990 علاقه مند بوده است تا استحکام دیواره های سلول های گیاهی را بررسی کند و روش های NMR را که در اینجا توصیف شده است، به کار برد."

مترجم: فاطمه شجاعی

به سفارش مرکز جامع اطلاع رسانی زیست فناوری کشاورزی

کارگروه کشاورزی ستاد توسعه زیست فناوری

منبع

نوشتن دیدگاه


تصویر امنیتی
تصویر امنیتی جدید

اخبار ویژه

اخبار

این پایگاه اطلاع رسانی به کارگروه کشاورزی ستاد توسعه زیست فناوری تعلق دارد.