【快訊】不懼寒冷！西伯利亞芒草成為最好的生物能源品種之一
2019-03-05
光合作用推動著植物的生長，但在寒冷條件下，將陽光轉化為生物質(zhì)的過程受到了沖擊。芒草是一種流行的、可持續(xù)的、多年生的生物能源生產(chǎn)原料，生長在溫帶的邊緣地帶。伊利諾伊大學(University of Illinois)和奧爾赫斯大學(Aarh-us University)在《GCB Bioenergy》上的一項新研究，評估了西伯利亞探險隊采集的芒草，以確定三種新物種在寒冷的溫度下具有超常的光合能力，其光合能力超過了目前業(yè)內(nèi)最受歡迎的品種。
伊利諾斯州卡爾·R·沃斯基因生物學研究所作物科學與植物生物學系主任斯蒂芬·朗(Stephen Long)說：“當北極氣旋來襲時，我們有足夠的時間裹緊衣服待在家里。”芒草全年停留在地下，到了春天，會再長出來，從地下的莖產(chǎn)生的生物質(zhì)可以作為可持續(xù)生物能源的來源，但為了生存，它必須承受各種天氣條件包括低溫15-0℃(59-32℉)。
今天，一種由Miscanthus sacchariflorus和Miscanthus sinensis雜交的不育克隆品種，稱為Miscanthus x giganteus Illinois(M.x巨型芒草)是目前最好的生物能源原料之一，因為它能夠在貧瘠的土地上茁壯成長，經(jīng)受住寒冷的溫度，產(chǎn)生比玉米多59%的生物質(zhì)。它的不育性阻止了它生產(chǎn)出可存活的種子，從而限制了其侵略性，但也意味著它不能用于培育新品系。這就需要對親本進行新的雜交，以提供增加耐寒性的機會。
伊利諾斯州、美國農(nóng)業(yè)部和俄羅斯的N.I. Vavilov植物工業(yè)研究所(VIR)的科學家們帶領一支探險隊前往西伯利亞東部，那里是芒屬植物生長的最寒冷的地區(qū)，尋找可以用來培育改良過的M. x巨型芒草雜交品種的野生群體。在這項研究中，研究小組篩選出了181株西伯利亞芒草，這些芒草都是在低溫條件下光合作用優(yōu)于M.x巨型芒草的植物。
領導這項研究的第一作者、伊利諾斯州博士后查爾斯·皮尼翁(Charles Pignon)說，與玉米等其他物種相比，M.x巨型芒草被譽為具有非凡的耐寒光合能力。我們很興奮地發(fā)現(xiàn)，新發(fā)現(xiàn)的其他一些品種在低溫下的表現(xiàn)要更好。
事實上，其中一個品種的光合作用效率提高了100%，是M.x巨型芒草的兩倍。經(jīng)過兩周的低溫期后，M.x巨型芒草的光合速率急劇下降，但另一個品種的光合作用保持穩(wěn)定，這可以使其更好地適應長時間的寒冷。經(jīng)過兩周的低溫，當溫度升高時，第三個品種可以迅速恢復光合作用——這一特性可以在早春溫度波動時最大化光合作用。
“現(xiàn)在我們正致力于培育這些芒草” - 共同作者，農(nóng)業(yè)、消費者和農(nóng)業(yè)學院農(nóng)作物科學副教授Erik Sacks表示，“與其他的芒草相容，以形成新的雜交品種，希望在該領域取得進一步的突破。我們工作的最終目標是為消費者提供可持續(xù)的，以植物為來源的能源。”
