23.09.2021
Благодаря этому можно будет генетически модифицировать растения, превратив их в неисчерпаемый источник биотоплива
Биологи выяснили, что процесс формирования капель масла в тканях растений зависит от уровня активности гена DWF5 в их клетках. Это открытие позволит создать растения, чьи листья или семена будут особенно богаты маслом, Результаты исследования опубликовал научный журнал Nature Communications.
"Мы много лет пытались создать растения, листья которых были бы очень богаты жирами. Дело в том, что листья обычно не накапливают жиров, однако их значительно больше, чем семян, из которых обычно добывается масло. Соответственно, если мы заставим листву вести себя аналогичным образом, то получим почти неисчерпаемый источник биотоплива", – рассказал один из авторов работы, научный сотрудник Брукхейвенской национальной лаборатории (США) Сюй Чанчэн.
Главным источником растительных масел служат семена подсолнечника, сои, рапса, льна, плоды оливковых деревьев и масличных пальм. Получаемые из них жиры растительного происхождения используют как в пищевой промышленности, так и для получения биодизельного топлива, а также в различных промышленных целях.
Последние годы ученые пытаются выяснить, как растения вырабатывают молекулы различных жирных кислот и транспортируют их в растущие семена и плоды, где они запасаются в виде микроскопических капель масла. Если механизмы их образования удастся выяснить, ученые смогут воспроизвести этот процесс в любых других тканях растений. Благодаря этому можно будет производить растительные масла в большом количестве.
Сюй Чанчэн и его коллеги сделали большой шаг к решению этой задачи. В ходе своего недавнего исследования они вносили случайные изменения в структуру генов, которые предположительно связаны с транспортировкой и синтезом жирных кислот. Ученые отслеживали, как эти мутации влияли на размеры и число капель жира. Свои эксперименты специалисты проводили на саженцах арабидопсиса – близкого родича капусты, в семенах которого содержится достаточно много масла.
Биологи обнаружили, что если вносить мутации в ген DWF5, количество и объем капель жира в семенах арабидопсиса и в других тканях растений резко уменьшается. Этот участок ДНК отвечает за производство молекул фермента, связанного с переработкой определенных типов молекул стеринов, таких как ситостерин или кампестерин. Они составляют основу клеточной мембраны растений, а к числу их животных аналогов относится холестерин.
Дальнейшее исследование показало, что молекулы тех разновидностей стеринов, с которыми взаимодействует фермент DWF5, также играют важную роль в формировании запасов жира в клетках растений. Ученые предполагают, что они представляют собой своеобразный "якорь", к которому прикрепляются молекулы жирных кислот при образовании капель масла в той части клетки, которая отвечает за сборку и упаковку всех сложных молекул.
Как надеются исследователи, последующие опыты с геном DWF5 и связанными с ними молекулами стеринов раскроют точную роль этих веществ в образовании капель жирных кислот. Понимание этого позволит ученым найти способ ускорить накопление масла в листьях и других частях растений, которые растут значительно быстрее, чем это делают семена и плоды сельхозкультур, применяемых в производстве биотоплива и масла. |
