芒草：這種生物燃料可以幫助我們實現(xiàn)凈零排放

2021-04-09

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芒草屬的芒草植物，通常用于為花園增添動感和質(zhì)感，但是其也可以迅速成為生物燃料生產(chǎn)的首選原料。 

一項新的研究表明，由于這些草具有出色的抗逆性和低溫下的光合作用能力，它們可以在較低農(nóng)業(yè)等級的條件下（例如邊際土地）進行種植。

芒草是一種有前途的生物燃料，這是因為它具有高生物產(chǎn)量和低投入要求，這意味著它可以適應各種氣候區(qū)域和土地類型。它被認為是農(nóng)民們可行的商業(yè)選擇之一，但單產(chǎn)可能受到供水不足或高溫的威脅，例如冬季洪水增多或夏季熱浪的增加。

研究團隊與TEAGASC、愛爾蘭共和國農(nóng)業(yè)和食品發(fā)展局的合作者以及威爾士生物、環(huán)境與農(nóng)村科學研究所共同分析了各種芒草的基因，以鑒定有助于了解水分脅迫期間基因適應和調(diào)控的特征，他們發(fā)現(xiàn)了特定基因在不同芒草種類對水分脅迫響應中所起的關(guān)鍵作用。

該研究的作者兼厄爾勒姆研究所小組負責人何塞·德·維加博士說：芒草是一種商業(yè)作物，因為它具有很高的生物生產(chǎn)力、韌性和在冬季繼續(xù)光合作用的能力。這些特點使其成為英國邊際土地上特別合適的候選物種。以前，在歐洲進行了長達十年的試驗，結(jié)果表明芒屬植物（Miscanthus）每年在1公頃土地上可以產(chǎn)生多達40噸的干物質(zhì)。種植僅兩年后就達到了這一目標，證明其每公頃的生物燃料乙醇生產(chǎn)能力比柳枝黍和玉米高。

芒草在日本、韓國和中國用作飼料草種，已有數(shù)千年的歷史了。生物產(chǎn)量高，木質(zhì)纖維素（植物干物質(zhì)）含量高，使它們在商業(yè)上能夠用作生產(chǎn)生物能源的原料。木質(zhì)纖維素是地球上生產(chǎn)生物燃料最豐富的原材料，主要用于生產(chǎn)生物乙醇。

芒草的高產(chǎn)能力使其成為邊際土地上農(nóng)民的寶貴商品，但其對水分脅迫的反應因芒草種類而異。科學家們比較了芒草在水淹和干旱條件下的生理和分子反應。誘導的生理條件被用于深入分析芒草水分脅迫的分子基礎(chǔ)。在干旱條件下，四種芒草均觀察到明顯的產(chǎn)量減少。在淹水條件下，所有種類的產(chǎn)量均達到或優(yōu)于受控條件。泛濫條件下差異表達基因的數(shù)量少，產(chǎn)量高，這支持在易生的邊際土地上種植芒草。

德·維加博士說：“當糧食作物被用作綠色能源生產(chǎn)的原料時，養(yǎng)活不斷增長的世界人口的全球挑戰(zhàn)更加嚴峻。”

“要成功地進行作為乙醇和化學生產(chǎn)原料的植物育種，就必須具有在邊際土地上生長的能力，同時還要優(yōu)先考慮以下屬性：與糧食無關(guān)，多年生，高產(chǎn)量，低化學和機械投入，高用水效率和高碳儲量。芒草可以滿足這些要求，以增強繁殖能力-為農(nóng)民節(jié)省金錢和空間，并通過吸收二氧化碳來幫助我們改善環(huán)境。”

“研究團隊正在篩選大型芒草種群中的高產(chǎn)基因，這些種群更適合英國的條件，并且只需要較少的投入。基因組學的方法使我們能夠更好地了解某些芒草物的特征。從而實現(xiàn)商業(yè)上可持續(xù)的邊際土地替代方案，并將其應用于農(nóng)業(yè)實踐。”