С их теплыми, затопленными почвами рисовые поля вносят до 17 процентов глобальных выделений метана, эквивалент приблизительно 100 миллионов тонн каждый год. В то время как это представляет намного меньший процент полных парниковых газов, чем углекислый газ, метан приблизительно в 20 раз более эффективный при улавливании тепла.
Рис SUSIBA2, поскольку новое напряжение названо, является первым высоким крахмалом, рис низкого метана, который мог предложить значительное и стабильное решение.Исследователи создали рис SUSIBA2, введя единственный ген от ячменя в общий рис, приведя к заводу, который может лучше накормить его зерно, основы и листья, голодая от производящих метан микробов в почве.Результаты, которые появляются в печатной версии 30 июля Природы и онлайн, представляют кульминацию больше чем десятилетия работы исследователей в трех странах, включая Христера Янссона, директора растениеводства в Тихоокеанской Северо-западной Национальной лаборатории и EMSL Министерства энергетики, Экологической Молекулярной Научной Лаборатории САМКИ.
Янссон и коллеги выдвинули гипотезу понятие, в то время как в шведском Университете Сельскохозяйственных Наук и выполнил продолжающиеся исследования в университете и с коллегами в Академии Фуцзяни Китая Сельскохозяйственных Наук и Хунани Сельскохозяйственный Университет.«Потребность увеличить содержание крахмала и более низкие выделения метана от производства риса широко признана, но способность сделать оба одновременно ускользнули от исследователей», сказал Янссон. «Когда население в мире растет, производство риса – также. И поскольку Земля нагревается, так будут рисовые поля, приводящие еще к большему количеству выделений метана. Это – проблема, которая должна быть решена».
Направление углеродаВо время фотосинтеза углекислый газ поглощен и преобразовывает в сахар, чтобы питаться или быть сохраненным в различных частях завода. Исследователи долго стремились лучше понять и управлять этим процессом, чтобы уговорить желаемые особенности завода. Образование воронок большего количества углерода к семенам в рисе приводит к более пухлому, более крахмалистому зерну.
Точно так же углерод и получающийся сахар, направленный к основам и листьям, увеличивают их массу и создают больше биомассы завода, сырье для промышленности биоэнергии.В ранней работе в Швеции занялись расследованиями Янссон и его команда, как распределением сахара на заводах мог управлять специальный белок, названный транскрипционным фактором, который связывает с определенными генами и включает или выключает их.
«Управляя, где транскрипционный фактор произведен, мы можем тогда продиктовать, где на заводе углерод – и получающийся сахар – накапливаются», сказал Янссон.Чтобы сузить массу генных соперников, команда начала с зерен ячменя, которые были высоки в крахмале, затем определенные гены в этом были очень активны. Деятельность каждого гена тогда была проанализирована в попытке счесть определенный транскрипционный фактор ответственным за регулирование преобразования сахара, чтобы крахмалить в наземных порциях растения, прежде всего зерна.
Генеральный планПосле открытия транскрипционного фактора SUSIBA2, для Сахара, Сигнализирующего в Ячмене 2, дальнейшее расследование, показал, что это был тип, известный как основной регулятор.
Основные регуляторы управляют несколькими генами и процессами в метаболических или регулирующих путях. По сути, у SUSIBA2 была способность направить большинство углерода к зерну и листьям, и по существу прервать снабжение к корням и почве, где определенные микробы потребляют и преобразовывают его в метан.Исследователи ввели SUSIBA2 в общее разнообразие риса и проверили его работу против неизмененной версии того же самого напряжения.
Более чем три года учебно-производственных практик в Китае, исследователи последовательно демонстрировали, что SUSIBA2 обеспечил увеличенную урожайность и близкое устранение выделений метана.Следующие шагиЯнссон продолжит свою работу с SUSIBA2 этой осенью, чтобы далее исследовать механизмы, связанные с распределением углерода, используя масс-спектрометрию и возможности отображения в EMSL.
Янссон и сотрудники также хотят проанализировать, как корни и микробные сообщества взаимодействуют, чтобы получить более целостное понимание любых воздействий, которые может иметь уменьшение у производящих метан бактерий.