צמחים חדשים שזכו להתקרר בסיביר שהתגלו לאחרונה עשויים לקדם ביו-אנרגיה נקייה

צמחים חדשים שזכו להתקרר בסיביר שהתגלו לאחרונה עשויים לקדם ביו-אנרגיה נקייהעמדה של Miscanthus x ג'יגנטאוס בחוות האנרגיה של אוניברסיטת אילינוי. בריאן סטאופר / אוניברסיטת אילינוי, CC BY-SA

שינויי אקלים הם איום דחוף לחברות ברחבי העולם, מונע על ידי פליטת פחמן דו חמצני מדלקים מאובנים כמו נפט. אחת הדרכים היעילות ביותר לבלום פליטות היא להחליף את מקורות האנרגיה הללו באחרים שהם ניטרלי פחמן או אפילו שלילי פחמן - כלומר טכנולוגיות שמוציאות יותר פחמן דו חמצני מהאטמוספירה מכפי שהכניסו.

ביו אנרגיה, או אנרגיה המופקת מחומר אורגני, בדרך כלל צמחים, היא אפשרות אטרקטיבית. ארה"ב כבר נגזרת 5 אחוזים של דלק הובלה מביו-אנרגיה, בעיקר תירס. אפילו דלק מטוסים ניתן לייצר מגידולים מהונדסים במיוחד, ובאופן אפשרי להתאזן 3 אחוזים של פליטות תוצרת האדם בעולם.

מכיוון שאוכלוסיית העולם והביקוש שלה למזון ממשיכים לעלות, יתכן שלא יהיו מספיק אדמות חקלאיות קונבנציונאליות בכדי לגדל יבולים לשניהם מזון וביו-אנרגיה. פיתרון אחד הוא לגדל גידולי ביו-אנרגיה אדמה שולית, שלא מספיק טובה כדי לגדל אוכל. המחאה ההגיונית: אם האדמה הזו לא טובה, איך נוכל לגדל עליה משהו שהוא פרודוקטיבי למדי?

צמחים חדשים שזכו להתקרר בסיביר שהתגלו לאחרונה עשויים לקדם ביו-אנרגיה נקייה

אריק סאקס מול מעמד בגובה 11.5 Miscanthus x giganteus בחוות האנרגיה של אוניברסיטת אילינוי. מעמד זה רדום בחורף, אך הוא יכבה שוב עלים ירוקים באביב. קלייר בנימין / אוניברסיטת אילינוי, CC BY-SA

Miscanthus, היבול הביולוגי הביולוגי

זה המקום Miscanthus x ג'יגנטאוס מין זה, המכונה גם עשב פילים, הוא פרודוקטיבי להפליא - 59 אחוז פרודוקטיביים יותר מתירס בדרום מערב ארצות הברית הוא גדל היטב קרקעות שוליות עם הפריה מינימלית. M. x ג'יגנטאוס הוא רב שנתי, כלומר הוא מאגר חומרים מזינים בגבעולים תת קרקעיים הנקראים קני שורש ומשתמש בהם כדי לצמוח מחדש משנה לשנה. קני שורש אלה, יחד עם שורשי הצמח, מאחסנים מתחת לקרקע פחמן דו חמצני אטמוספרי ושומרים על אדמתם במקום, מונעים פחמן דו חמצני אובדן משחיקה. M. x ג'יגנטאוס עשוי להיות מסוגל לקיים ייצור משמעותי של אנרגיה ביולוגית כדי להחליף דלקים מאובנים, תוך שהוא גדל על אדמות שוליות שאינן מתחרות בגידולי מזון.

M. x ג'יגנטאוס היא הכלאה טבעית המתרחשת באופן טבעי: למרות ביצועיה טובים במחקרים ניסויים, היא מעולם לא תוכננה כגידול ביו-אנרגיה. הוא מיוצר על ידי חציית העשבים האסייתיים Miscanthus sacchariflorus ו Miscanthus sinensis, צמחי נוי פופולריים שפרחיהם מהווים פלומות נוצה יפות. M. x ג'יגנטאוס הוא סטרילי, ויכול להתפשט רק באופן קלאוני - כלומר במקום זרעים, קני שורש מ M. x ג'יגנטאוס הצמח יכול לצמוח לצמח חדש וזהה גנטית. א שיבוט יחיד מכלא ההיברידי הזה, שכונה כיום "אילינוי", היה המוקד של רוב הניסויים ב Miscanthus כגידול ביו-אנרגיה ב אֵירוֹפָּה ו לָנוּ.

מדהים פרודוקטיביות ועמידות משיבוט "אילינוי", במיוחד מאז הניסויים האגרונומיים הראשונים בארה"ב באוניברסיטת אילינוי ב- 2000, הניעו M. x ג'יגנטאוס לבולטות כ יבול ביו-אנרגיה מוביל המוביל. עם זאת, שיבוט "אילינוי" הופק בטעות. מה אם מינים הורים M. sacchariflorus ו מ 'sinensisשגדלו בטבע באסיה היו בעלי עמידות גבוהה עוד יותר, שיכולים לשמש מדעני צמחים לגידול M. x ג'יגנטאוס כלאיים שמניבים ביצועים טובים אפילו יותר מ"אילינוי "?

Miscanthus, יתושים וסובלנות קרה יותר

אני פיזיולוג צמחי באוניברסיטת אילינוי באורבנה-שמפיין. תפקידי כרוך בהבנה כיצד פועלים צמחים על מנת לפתח יבולים משופרים שיכולים להקל על שינויי האקלים, במקרה זה על ידי פיתוח כלאיים משופרים של M. x ג'יגנטאוס לייצור ביו-אנרגיה. התחברתי עם פרופסור אריק סאקס ללמוד כמה מהצמחים שאסף לאחרונה במהלך טיול בגדה המזרחית של סיביר.

בקיץ 2016 צוות של סאקס מדעני צמחים חסרי פחדבהדרכת שני מדריכי אקוטוריזם הרפתקאות הפכו בוטנאים חובבים, האמינו את ההצפות והיתושים של מזרח סיביר כדי לאסוף את אחד הגדולים בעולם אוספים של M. sacchariflorus צמחים. הצוות התעניין באיסוף צמחים שיכולים לעמוד בפני קור טוב יותר מ M. x ג'יגנטאוס "אילינוי", שנאבקת בפוטוסינתזה, תהליך בו צמחים משתמשים באור שמש בכדי לתפוס פחמן דו חמצני מהאוויר ולהפוך אותו לביומסה, כאשר הטמפרטורות יורדות מתחת ל- 50 מעלות פרנהייט.

מזרח סיביר היא החלק הקר ביותר בעולם בו Miscanthus גדל. מין אחד, M. sacchariflorus, נמצא בצמיחה באזורים עם טמפרטורת מינימום של אוקטובר נמוכה כמו 26 ° F, בהשוואה ל- 41 ° F במרכז אילינוי. ברוב האזור בו נאספו צמחים היה אקלים יבשתי, עם חורפים קשים ונדנדות טמפרטורות גדולות באביב ובסתיו, מה שמציע שצמחים אלה יכולים לשגשג תחת מגוון רחב של טמפרטורות.

עם האוסף הסיבירי המגוון הזה, המכיל הצטרפות 181, או קבוצות של צמחים הקשורים גנטית, עידן שפיץ ואני, פיזיולוגים מהצומח המעבדה של פרופסור סטיבן לונג, החליט לחפש M. sacchariflorus עם סובלנות יוצאת דופן של פוטוסינתזה לתנאי קור. לאחר מכן ניתן היה להחזיר את הדגימות הללו לסובלנות קרה לארה"ב ולהשתמש בהן כדי להוליד יותר סובלני קור, ולכן פרודוקטיביים יותר, M. x ג'יגנטאוס.

צמחים חדשים שזכו להתקרר בסיביר שהתגלו לאחרונה עשויים לקדם ביו-אנרגיה נקייה

אריק סאקס עומד בין Miscanthus sacchariflorus במזרח סיביר. אריק סאקס, CC BY-SA

מרבים, שלושה

סיננו את 181 הצטרפות מובחנות גנטית מסיביר לכדי הצגת קומץ הסובלנות הפוטוסינתטית לקור הגדולה ביותר. כדי לזהות את הצמחים הטובים ביותר המותאמים לקור, כל הקולקציה גודלה בשדה חיצוני באוניברסיטת אהרוס, דנמרק. M. x ג'יגנטאוס "אילינוי" גודלה לצד כשליטה. במהלך כישוף קר, כאשר הטמפרטורות ירדו מתחת ל- 54 ° F, מדדנו את פלואורסצנט העלים על צמחים בודדים כדי לזהות את אלה שהכי פחות לחוצים בגלל הטמפרטורות הנמוכות הללו. פלואורסצנט הוא כמות אור זעירה הנפלטת על ידי רכיבי עלה מפתח וניתן למדוד אותה כדי לגלות מתי העלה נגרם נזק.

צמחים חדשים שזכו להתקרר בסיביר שהתגלו לאחרונה עשויים לקדם ביו-אנרגיה נקייה

עלה של Miscanthus ממוקם בתא של מכשיר המודד פוטוסינתזה. דון המרמן, CC BY-SA

הבאנו את הכי מבטיח M. sacchariflorus צמחים לאוניברסיטת אילינוי לגדול יחד עם M. x ג'יגנטאוס "אילינוי" בסביבה מקורה עם אור, טמפרטורה ולחות מבוקרים במדויק. בשני ניסויים רצופים, פיקחנו באופן שוטף על פוטוסינתזה כאשר צמחים נחשפו לצינון קשה ב- 50 ° F למשך שבועיים. לאחר מכן עלינו את הטמפרטורה כדי לבדוק כמה טוב הם יכולים להתאושש. הצוות שלנו מדד פוטוסינתזה על ידי מעקב אחר ספיגת פחמן דו חמצני לעלה מהאוויר שמסביב.

למרות שהפוטוסינתזה האטה בסך הכל Miscanthus צמחים במהלך הצטננות, התרגשנו לגלות שלושה ייחודיים מבחינה גנטית M. sacchariflorus דגימות שהמשיכו לפעילות טובה בהרבה במהלך הקור מאשר M. x ג'יגנטאוס "אילינוי." הראשון שמר על שיעורי פוטוסינתטיים כפול מזה של M. x ג'יגנטאוס "אילינוי"; השנייה התאוששה במהירות פוטוסינתזה כאשר עלו הטמפרטורות, יכולת שימושית שיכולה למקסם את הפוטוסינתזה בתקופות חמות לסירוגין בראשית האביב. השלישית התייצבה בפוטוסינתזה במהלך הצטננות; לעומת זאת הפוטוסינתזה בשכפול "אילינוי" צנחה בהתמדה במהלך השבועיים.

ב Miscanthus צמחים שנלמדו כאן, שיפור הפוטוסינתזה במהלך הצינון נתמך על ידי היכולת לשמור על פעילות של אנזימים פוטוסינתטיים החיוניים לספיגת הפחמן הדו-חמצני מהאטמוספרה, אך מאטים כאשר הירידה בטמפרטורות. M. x ג'יגנטאוס "אילינוי" מסתגל לקור על ידי לייצר יותר מהאנזימים האלה כדי לסתור את המצמרר. החדש M. sacchariflorus צמחים שגילינו בסיביר עשויים להיות טובים אפילו יותר בהפחתת הייצור של אנזימים אלה בטמפרטורה נמוכה.

מה הלאה?

זיהוי התכונות השימושיות הללו הוא רק הצעד הראשון. בשלב הבא מדענים מאוניברסיטת אילינוי ישתמשו בשלוש הנגישות הייחודיות מבחינה גנטית בכדי לגדל כלאיים חדשים של M. x ג'יגנטאוס שמתפקדים טוב יותר בקור. על ידי רבייה Miscanthus בעזרת פוטוסינתזה משופרת במהלך הצטננות של תחילת האביב וסוף הסתיו, אנו יכולים לפתח כלאיים חדשים שמניבים אפילו יותר מ M. x ג'יגנטאוס "אילינוי."

בנוסף, Miscanthus הוא קרוב משפחה של קנה סוכר, כך שקס מגדל את הסיביר M. sacchariflorus דגימות עם קנה סוכר לפיתוח זני זרעי אנרגיה שניתן לגדל רחוק יותר צפונה מאשר קני סוכר מסחריים קיימים בארצות הברית; כיום ייצור קני הסוכר מוגבל לאזורים דרומיים של פלורידה, לואיזיאנה וטקסס. המטרה היא ליצור גידולים ביו-אנרגיים חדשים שיכולים לעמוד בטמפרטורות קרות כדי לייצר יותר ביומסה, ובסופו של דבר, יותר ביו-אנרגיה.שיחה

על המחבר

צ'רלס פיניון, עמית מחקר למחקר, אוניברסיטת אילינוי באורבנה-שמפיין

מאמר זה פורסם מחדש מתוך שיחה תחת רישיון Creative Commons. קרא את ה מאמר מקורי.

ספרים קשורים

שוק InnerSelf

אמזון בעברית

enafarzh-CNzh-TWdanltlfifrdeiwhihuiditjakomsnofaplptruesswsvthtrukurvi

עקוב אחר InnerSelf ב

אייקון פייסבוקאייקון טוויטרסמל YouTubeאייקון אינסטגרםסמל pintrestאייקון rss

 קבל את הדוא"ל האחרון

מגזין שבועי השראה יומית

הסרטים האחרונים

הגירת האקלים הגדולה החלה
הגירת האקלים הגדולה החלה
by משתמש סופר
משבר האקלים מכריח אלפים ברחבי העולם לברוח מכיוון שבתיהם הופכים יותר ויותר למגורים.
עידן הקרח האחרון מספר לנו מדוע עלינו לדאוג לשינוי בטמפרטורה
עידן הקרח האחרון מספר לנו מדוע עלינו לדאוג לשינוי בטמפרטורה
by אלן נ ויליאמס, et al
הדו"ח האחרון של הפאנל הבין-ממשלתי לשינויי אקלים (IPCC) קובע כי ללא ירידה משמעותית ...
כדור הארץ נשאר מגורים מיליארדי שנים - בדיוק איזה מזל קיבלנו?
כדור הארץ נשאר מגורים מיליארדי שנים - בדיוק איזה מזל קיבלנו?
by טובי טירל
לקח לאבולוציה 3 או 4 מיליארד שנים לייצר הומו ספיינס. אם האקלים היה נכשל לחלוטין פעם אחת בלבד באותו ...
כיצד מיפוי מזג האוויר לפני 12,000 שנה יכול לעזור לחזות שינויי אקלים עתידיים
כיצד מיפוי מזג האוויר לפני 12,000 שנה יכול לעזור לחזות שינויי אקלים עתידיים
by בריס ריי
סוף עידן הקרח האחרון, לפני כ -12,000 שנה, התאפיין בשלב קר אחרון שנקרא Dryas הצעיר יותר ...
הים הכספי אמור ליפול ב -9 מטרים ומעלה במאה הזו
הים הכספי אמור ליפול ב -9 מטרים ומעלה במאה הזו
by פרנק וסלינג 'ומתאו לטואדה
דמיין שאתה נמצא על החוף, משקיף אל הים. לפניך מונח 100 מטרים של חול צחיח שנראה כמו ...
ונוס הייתה עוד פעם כמו כדור הארץ, אך שינויי האקלים הפכו אותה לבלתי ראויה למגורים
ונוס הייתה עוד פעם כמו כדור הארץ, אך שינויי האקלים הפכו אותה לבלתי ראויה למגורים
by ריצ'רד ארנסט
אנו יכולים ללמוד הרבה על שינויי אקלים מוונוס, כוכב אחותנו. לנוגה יש כיום טמפרטורת שטח של ...
חמש אי אמונות באקלים: קורס התרסקות במידע מוטעה באקלים
חמשת אי האמונה באקלים: קורס התרסקות במידע מוטעה באקלים
by ג 'ון קוק
סרטון זה הוא קורס קריסה במידע מוטעה באקלים, המסכם את הטיעונים המרכזיים המשמשים להטלת ספק במציאות ...
הארקטי לא היה כל כך חם במשך 3 מיליון שנה וזה אומר שינויים גדולים עבור הפלנטה
הארקטי לא היה כל כך חם במשך 3 מיליון שנה וזה אומר שינויים גדולים עבור הפלנטה
by ג'ולי בריגהאם-גרט וסטיב פטיש
מדי שנה, כיסוי קרח הים באוקיאנוס הארקטי מצטמצם עד לנקודה נמוכה באמצע ספטמבר. השנה הוא מודד רק 1.44 ...

כתבות אחרונות

אנרגיה ירוקה2 3
ארבע הזדמנויות מימן ירוק למערב התיכון
by כריסטיאן טיי
כדי למנוע משבר אקלים, המערב התיכון, כמו שאר המדינה, יצטרך לשחרר את כלכלתו לחלוטין על ידי...
ug83qrfw
החסם העיקרי לתגובת דרישה צריך להסתיים
by ג'ון מור, על כדור הארץ
אם הרגולטורים הפדרליים יעשו את הדבר הנכון, ייתכן שלקוחות החשמל ברחבי המערב התיכון יוכלו בקרוב להרוויח כסף בזמן...
עצים לשתילה לאקלים2
לשתול עצים אלה כדי לשפר את חיי העיר
by מייק וויליאמס-רייס
מחקר חדש קובע אלונים חיים ושקמים אמריקאים כאלופים בין 17 "עצי סופר" שיעזרו להפוך ערים...
קרקעית הים הצפונית
מדוע עלינו להבין את הגיאולוגיה של קרקעית הים כדי לרתום את הרוחות
by נטשה בארלו, פרופסור חבר לשינוי סביבתי רבעוני, אוניברסיטת לידס
עבור כל מדינה שבורכה בגישה נוחה לים הצפוני הרדוד והסוער, רוח מהחוף תהיה המפתח למפגש רשת...
3 שיעורי אש בשדה קוצים לעיירות יער כאשר דיקסי פייר הורסת את גרינוויל ההיסטורית, קליפורניה
3 שיעורי אש בשדה קוצים לעיירות יער כאשר דיקסי פייר הורסת את גרינוויל ההיסטורית, קליפורניה
by בארט ג'ונסון, פרופסור לאדריכלות נוף, אוניברסיטת אורגון
שריפת שריפה בוערת ביער הרים חם ויבש שטפה את העיר Gold Rush, גרינוויל, קליפורניה, ב -4 באוגוסט,…
סין יכולה לעמוד ביעדי אנרגיה ואקלים המכסים את עוצמת הפחם
סין יכולה לעמוד ביעדי אנרגיה ואקלים המכסים את עוצמת הפחם
by אלווין לין
בפסגת האקלים של המנהיג באפריל, התחייב שי ג'ינפינג כי סין תשלוט בקפדנות בכוח הפחם ...
מים כחולים מוקפים דשא לבן מת
מפה עוקבת אחר 30 שנים של התכה שלג קיצונית ברחבי ארה"ב
by מיקיילה מייס-אריזונה
מפה חדשה של אירועי התכה שלג קיצוניים במהלך 30 השנים האחרונות מבהירה את התהליכים המניעים התכה מהירה.
מטוס משליך מעכב אש אדום על שריפת יער כשכבאים חונים לאורך כביש מביטים למעלה לשמיים הכתומים
המודל חוזה פרץ של 10 שנים של שריפה, ולאחר מכן ירידה הדרגתית
by חנה היקי-יו. וושינגטון
מבט על עתידם לטווח הארוך של שריפות היער מנבא פרץ ראשוני בן כעשור בערך של פעילות מדורות, ...

 קבל את הדוא"ל האחרון

מגזין שבועי השראה יומית

עמדות חדשות - אפשרויות חדשות

InnerSelf.comClimateImpactNews.com | InnerPower.net
MightyNatural.com | WholisticPolitics.com | שוק InnerSelf
זכויות יוצרים © 1985 - פרסומי 2021 InnerSelf. כל הזכויות שמורות.