Místo cukru biopalivo

Zvýšit fotosyntetickou aktivitu o třicet procent; přidat geny, které podpoří odolnost vůči chladu, a přetvořit výsledný GMO produkt na bohatý zdroj přírodních olejů, určených pro výrobu biopaliv – to vše trvalo multi-institucionálnímu týmu amerických vědců necelých pět let. Na svět tak přichází „nová“ cukrová třtina, která může zcela změnit trend využití biopaliv v USA, a možná i ve světě.

Vynikající růstové vlastnosti cukrové třtiny nepřestávají udivovat vegetační ekology, molekulární biology, botaniky a techniky. V případě cukrové třtiny už ale dávno není prioritou produkce cukru. Tato tropické klima milující jednoděložná rostlina má mnohem větší potenciál, který byl až donedávna limitován především její malou odolností vůči chladnému počasí. Ke slovu tak přišli genetikové a další odborníci z Univerzity v Illinois.

Genetická skládačka otevírá nové možnosti

Představa jednoduché genetické skládačky příliš neodpovídá realitě, ale v laboratořích se skutečně podařilo vpravit část genů huseníčku (Arabidopsis) do genomu třtiny Saccharum officinarum. Tyto geny umocnily u vyšlechtěných kultivarů produkci olejů v buňkách o 1,5 procenta. „Možná to nezní jako velké číslo,“ komentuje výsledky profesor rostlinné biologie Stephen Long. „Jenže průměrné hektarové pole cukrové třtiny na Floridě produkuje o polovinu víc oleje, než srovnatelně velké pole sóji.“ Při takové produkci už začíná být myšlenka pěstovat a sklízet cukrovou třtinu nikoliv kvůli cukru, ale kvůli olejům, ekonomicky zajímavá.

Sóju stačí „jen vymačkat“

Americký jih z hlediska úrovně agro-podnikání připomíná začarovanou oblast. Před dvěma staletími přinesla do těchto oblastí cukrová třtina a bavlna obrovské bohatství, které se ale nakonec stalo zhoubou celého regionu. Značná část zemědělské půdy je dnes opuštěná a neobdělává se. Modifikovaná olejná cukrová třtina by mohla tento trend změnit. Pokud by tato plodina byla vysázena na neobdělávané půdě, která dnes činí 20 % rozlohy jižanských států, mohla by produkce olejů pokrýt spotřebu biopaliv celých Spojených států.

Podle prof. Longa je produkce biopaliv výrobně nákladný proces. Ideální je plodina s tak vysokým obsahem olejů, že není třeba pracovat za vysokého tlaku a teploty. V případě sóji doslova stačí olej „vymačkat“ a přeměnit ho na palivo. Ani snadno zpracovatelná sója však nedokáže svou produkcí pokrýt spotřebu biopaliv. Navíc je její pěstování poměrně náročné, například pokud jde o spotřebu vody.

Pokud hodnotíme náročnost zemědělské výroby, je to u cukrové třtiny jinak. Jde totiž o extrémně produktivní rostlinu, která roste praktiky z ničeho. Není náročná na nutriční kvality substrátu, nevyžaduje zvláštní vlhkost. A navíc je, díky zásahu genetiků, nyní schopna akumulovat ve svých buňkách olejnaté látky v takovém množství, které je z hlediska průmyslového využití doslova ohromující.

Více genů, více práce

Geny huseníčku (Arabidopsis), které umocnily produkci olejů v třtině, však nejsou jediné, které se do genomu díky práci genetiků a molekulárních biologů dostaly. Překážkou účinnému rozšíření cukrové třtiny dále na sever by i nadále totiž zůstala klimatická bariéra. Do hry tak vstupuje severo-kanadská tráva rodu Miscanthus. Její genetická výbava pomohla vylepšit vyšlechtěné kultivary třtiny vůči chladnému klimatu. V cestě na sever tak olejné třtině cukrové už nic nebrání.

Výzkumníci z Univerzity v Illinois nyní pracují na dalším výrazném zvýšení produkce olejů u cukrové třtiny. Ve hře je odolnost vůči chladu, kterou by však bylo třeba pravděpodobně oželet. Jejich cílem přesto i do budoucna zůstává vyšlechtit takový druh, který bude produkovat maximum olejů, bude mít stejně úchvatné růstové vlastnosti a navíc zůstane odolný vůči chladu.

Zdroje

Sugarcane converted to cold-tolerant, oil-producing crop
Team converts sugarcane to a cold-tolerant, oil-producing crop
ARPA – Energy innovation summit

---

Třtina – původ nejasný?

Cukrová třtina (Saccharum officinarum) je jednoděložná víceletá rostlina. Řadí se do čeledi lipnicovitých. V příhodných podmínkách dorůstá výšky až šesti metrů a může být tlustá jako bambus. Podstatné je, že uvnitř své měkké dřeně ukládá produkty své fotosyntetické aktivity, především sacharózu, fruktózu a glukózu. V příhodných podmínkách obsahuje toto její jádro až 20 % sacharidů. Sám původ cukrové třtiny je zahalen tajemstvím. V rodném listu této mimořádné rostliny bychom dohledali životaschopné předchůdce – Saccharum spontaneum – rostoucí na Papui Nové Guineji, ale také řadu šlechtěných odrůd, které se historicky objevovaly po celé Asii (zejména v Indii), v Africe i Pacifiku. Opravdový boom, a to nejen z hlediska ekonomiky, zažila cukrová třtina až po příjezdu do Nového světa. Na Haiti ji poprvé dopravil Kryštof Kolumbus, a během několika desetiletí se rozšířilo její pěstování na všechny ostrovy Karibiku a jižní pobřeží Spojených států.