Ученые сообщили о результатах тестирования генетически модифицированных тополей
Полевые испытания на северо-западе и юго-западе показывают, что можно генетически модифицировать тополя, чтобы уменьшить негативное воздействие на качество воздуха, практически не изменив при этом их потенциал роста, говорит исследователь из Университета штата Орегон, который участвовал в исследовании.
Отчет по результатам исследования, опубликованного в Proceedings of the National Academy of Sciences, важен, потому что тополиные насаждения занимают 9,4 миллиона гектаров во всем мире — более чем вдвое больше, чем 15 лет назад. Тополя — это быстрорастущие деревья, которые являются источником биотоплива и других продуктов, включая бумагу, фанеру и мебельные каркасы.
Недостаток тополиных насаждений является то, что деревья также являются основным производителем изопрена, ключевого компонента натурального каучука и первоначального загрязнителя.
Увеличение количества изопрена отрицательно влияет на качество воздуха в регионе, а также нарушает баланс глобального энергетического баланса, приводя к более высоким уровням образования атмосферных аэрозолей, большему количеству озона в воздухе и более длительному сроку службы метана. Озон и метан являются парниковыми газами, а озон также является раздражителем дыхательных путей.
Тополь и другие деревья, включая эвкалипт, дуб и хвойные деревья, в своих листьях вырабатывают изопрен в ответ на климатический стресс, как высокие температуры.
Ученые из Университета Аризоны, Института биохимической патологии растений в Германии, Портлендского государственного университета создали генетически модифицированные тополя не производящие изопрен, затем проверили их во время трехлетних испытаний на плантациях в Орегоне и Аризоне.
Они обнаружили, что деревья, в которых выработка изопрена была генетически подавлена, не испытывали никаких вредных последствий с точки зрения фотосинтеза или «производства биомассы» — они были в состоянии производить топливо и расти, как и деревья, которые производили изопрен.
Стив Стросс, профессор Университета штата Орегон, сказал, что есть несколько возможных объяснений полученных результатов.
Один из них заключается в том, что модифицированные тополя не имея возможности производить изопрен, по-видимому, создают «компенсирующие защитные соединения».
Другая причина заключается в том, что по большей части деревья растут в более прохладное время года, поэтому тепловой стресс, который способствует выработке изопрена, вероятно, в это время мало воздействует на фотосинтез.
«Вот что мы хотели исследовать: можем ли мы сократить производство изопрена и при этом не изменить продуктивность биомассы и общее здоровье растений? Похоже, что это не наносит значительного ущерба. В Аризоне, где очень жарко, если изопрен имеет значение для производительности, он проявился бы поразительным образом, но это не так. Растения умные — они будут компенсировать и делать что-то другое, если им это нужно».
Расс Монсон из Университета Аризоны сказал, что исследование закладывает основу для будущих исследований изопрена, в том числе в различные условия выращивания.
«Тот факт, что эти сорта тополя могут смягчить атмосферные воздействия без значительного сокращения производства биомассы, вселяет в нас большой оптимизм», сказал Монсон. «Мы стремимся к большей экологической устойчивости при разработке источников биомассы в масштабе плантаций, которые могут служить альтернативой ископаемому топливу. Нам также необходимо продолжать работу по поиску решений существующих нормативных и рыночных препятствий, которые затрудняют широкомасштабные исследования и коммерческое использование генно-инженерных деревьев».
Стросс сказал, что системы устойчивого лесопользования и их органы по сертификации считают, что генетически модифицированные эквивалентны опасны.
«Эти технологии являются новыми инструментами, которые требуют научных исследований для оценки и уточнения их в каждом конкретном случае. У нас есть огромная потребность в расширении производства устойчивых и возобновляемых лесных товаров и экологических услуг, и биотехнология может помочь удовлетворить эту потребность».
Исследование: doi.org/10.1073/pnas.1912327117