Манипуляции с одним-единственным геном могут заставить растения, используемые в качестве биотоплива, расти быстрее.

Многолетние травы, такие как просо прутьевидное и мискантус, могут выступать вроли сырья для производства биоэтанола. Собирать «урожай» с одного поля можно несколько раз, но перед этим растению требуется два-три года, чтобы «обустроиться» на новом месте и развить достаточно мощную корневую систему.

«Сырье для биотоплива, как правило, можно получить только на второй или третий год, — говорит Филип Бенфей (Philip Benfey), директор Центра системной биологии Дюкского университета. — Метод, позволяющий ускорить рост корневой системы, может внести важный вклад в сокращение времени до сбора трав». Не исключено, что открытие команды Бенфея как раз и предлагает такой метод.

Ученые целенаправленно искали те гены, которые активируются, когда растительная клетка перестает делиться и начинает приобретать свойства зрелой, взрослой клетки. Исследование проводилось на корневой системе арабидопсиса, выращенного в лабораторных условиях. В результате был выявлен ген, влияющий на скорость развития корней растения. Дальнейшие исследования показали, что этот ген, называемый UPBEAT1 (UPB1), контролирует экспрессию ферментов пероксидаз. Затем ученые продемонстрировали, что пероксидазы, в свою очередь, контролируют баланс между свободными радикалами в зоне пролиферации (деления) клеток. Свободные радикалы, наиболее широко известные как продукт оксидативного стресса, с которым клетка борется с помощью антиоксидантной системы, также участвуют в регуляции перехода от пролиферации к дифференциации клеток как у растений, так и у животных.

Когда исследователи в ходе эксперимента снизили активность UPB1 в корнях растений, это повлияло на баланс свободных радикалов и задержало начало процесса дифференциации. Корни подопытных растений стали быстро расти. Когда же активность UPB1 была искусственно увеличена, рост замедлился.

«Вполне возможно, что, манипулируя одним этим геном, мы сможем вывести растение с высокой скоростью роста», — говорит Бенфей. По его словам, растения не используют весь свой потенциал роста, они вынуждены искать компромисс между ростом и размножением.

Компания Бенфея GrassRoots Biotechnology Inc. запатентовала его методику и надеется в будущем использовать её в процессе получения биотоплива. Статья, описывающая исследование, опубликована в журнале Cell.

По сообщению Duke University