Сегодня - 20.05.2019

Как заставить тополь расти быстрее? И зачем?

09 января 2014

Проект сотрудников Сибирского института физиологии и биохимии растений СО РАН по разработке быстрорастущих форм тополей для производства биотоплива вошел в тройку лучших на общероссийском конкурсе молодежных исследовательских проектов «Энергия Молодости». Иркутские ученые рассказали СОРАН.info, как сделать растительное топливо конкурентоспособным и почему победы в конкурсе могло и не быть.

Марина Протопопова, Татьяна Горностай, Василий Павличенко (слева направо)Известно, что природное ископаемое топливо — ресурс исчерпаемый, дорогой и довольно дефицитный. К тому же возрастающие темпы его использования приводят к катастрофическим последствиям, связанным с загрязнением окружающей среды.

Один из способов решения этой проблемы  — создание новых видов топлива на основе принципов безотходного производства из легко возобновляемого сырья. Такой подход  сочетает в себе бережное отношения к природе и  низкую экономическую стоимость, поэтому является одним из наиболее эффективных.

В этом направлении особенно интересны исследования, направленные на разработку способов ускоренного получения растительной биомассы для дальнейшей ее переработки в биотопливо. Наиболее распространенным сырьем для этих целей выступает целостная древесина, либо остатки от производства пиломатериалов (ветки, щепа, опилки, обзол, пни), которые мелко дробятся, спрессовываются в брикеты и используются в качестве горючего. Однако эти методы имеют существенный минус — недостаток сырьевой базы.

Увеличить скорость развития и биомассу деревьев можно с помощью обработки лесных плантаций специальными гормонами роста. Но такой способ является экономически не выгодным, поскольку он сопряжен с повышенными трудо- и энергозатратами. Наиболее перспективны в этом направлении подходы, основанные на применении методов генетической инженерии. Они позволяют создавать растения, которые будут естественным образом синтезировать гормоны роста в большом количестве и, в результате, набирать биомассу значительно быстрее. Это позволяет существенно снизить себестоимость древесины, поскольку отпадает необходимость в промышленном производстве фитогормонов и механической обработке ими растительных плантаций.

По словам научного сотрудника СИФИБР СО РАН, кандидата биологических наук, Василия Валерьевича Павличенко, тополь был выбран в качестве объекта для получения биотоплива потому, что он является одним из самых быстрорастущих деревьев в Сибири, хорошо переносит заморозки, устойчив к вредителям и обладает высокой способностью к регенерации. Кроме того, его древесина характеризуется высокими экологическими показателями. Таким образом, частичная замена углеводородного топлива на полученное при переработке тополя будет способствовать снижению вредных выбросов, образующихся при сжигании нефтепродуктов и угля. На выходе, в результате генетической трансформации ученые планируют получить деревья, которые будут развиваются в несколько раз быстрее, чем их природные аналоги.
Тополя в пробирках
Идея создания подобных растений в СИФИБР СО РАН появилась несколько лет назад. В этом направлении работали несколько групп под руководством директора СИФИБР СО РАН, доктора биологических наук Виктора Кирилловича Войникова и его коллег — докторов биологических наук Кима Захаровича Гамбурга и Рюрика Константиновича Саляева. Полученные ими результаты дали основу для проекта, который длится уже второй год. В настоящее время, его выполняет группа молодых ученых, включающая научных сотрудников СИФИБР СО РАН, кандидатов биологических наук Василия Павличенко и Марину Протопопову, аспирантку Татьяну Горностай, а также студентов — Анастасию Маркову и Ольгу Ерофееву.

По словам исследователей, такая разработка — достаточно длительный процесс. Она начинается с проектирования генно-инженерной конструкции, которую затем встраивают в растительные клетки. Из них получаются маленькие деревца — длительное время их выращивают в пробирках в специальной питательной среде. Только после нескольких этапов проверки и подтверждения того, что растения обладают всем необходимым набором свойств, они могут быть высажены в теплицы для культивации, размножения и поддержания чистой линии.

Несмотря на длительность всего процесса, методы генной инженерии позволяют получать растения с необходимым набором свойств во много раз быстрее, чем это происходит естественным образом в природе — своеобразная эволюция в пробирке. Однако внедрять их в сельское хозяйство и промышленность мешают определенные препятствия: «К сожалению, на сегодняшний день российским законодательством запрещена культивация  генетически модифицированных растений в открытом грунте, — объясняют ученые. — Поэтому на первых этапах мы будем выращивать их в закрытых теплицах на опытных участках. Как только они покажут свою эффективность, вопрос об их использовании в промышленных масштабах возникнет сам собой. Мы надеемся, что это произойдет уже в ближайшем будущем. В наших силах создать такие растения, которые не будут самостоятельно размножаться в дикой природе и никак не смогут повредить ей».

Ободряет тот факт, что недавно законодательство уже несколько смягчилось в отношении выращивания в открытом грунте генетически-модифицированных зерновых культур —теперь их можно культивировать на территории нашей страны.


Интересно, что победивший в конкурсе «Энергия молодости» проект иркутских исследователей попал туда в виде исключения — как междисциплинарное исследование. По условиям соревнования, в нем имеют право участвовать только ученые или студенты, получившие образование по специальности «энергетика».


Марина Протопопова, Василий ПавличенкоФинансовая поддержка проекту выделяется сроком на один год. Основную часть полученных средств ученые предполагают потратить на приобретение реактивов для генно-инженерных манипуляций, закупку нового современного оборудования и программного обеспечения. Также в перспективе — организация чистой лабораторной зоны, которая будет соответствовать самым современным требованиям.

«Создание быстрорастущих деревьев еще не конец исследования. Полученные трансформированные растения нужно будет сохранить и защитить от возможных угроз со стороны окружающей среды. Есть планы по приданию им новых полезных свойств, таких, например, как устойчивость к насекомым-вредителям и низким температурам», — рассказывает Василий Павличенко. — Конечно, на сегодняшний день биотопливу сложно конкурировать на рынке с углеводородным сырьем. Но нельзя отрицать, что разработки альтернативных, и, что наиболее важно, возобновляемых источников будут приобретать все большую актуальность в свете продолжающегося истощения запасов угля, нефти и газа. Это только вопрос времени».

Диана Хомякова

Фотографии предоставлены В. Павличенко

Ваша оценка: Нет Средняя: 3.7 (3 votes)
Поделись с друзьями: 
 

comments powered by HyperComments

Система Orphus