非食用作物からエネルギーと工業材料を持続可能な形で生産することで、再生不可能な化石燃料埋蔵量への依存を大幅に減らすことができます。
じ アトロファ・クルカス 油分が豊富な種子 (30 ～ 48%)、簡単な繁殖システム、および幅広い気候や土壌条件への高い適応性を備えた有望な非食用作物です。これらの特質により、低コストのバイオディーゼル生産のため、また気候変動、エネルギー危機、および農村所得の提供という課題に対する解決策の一部として、ジャトロファが促進されました。
しかし、2010 年には、代替エネルギー資源としてのジャトロファの使用が疑問視されました。これは、不十分で栄養価の低い環境にある農園で記録された収量パターンに一貫性がないためです。一貫性のない収量は、大規模なジャトロファ栽培に必要な最適な農業慣行と栄養要件に関する情報が不足していることが原因であることが確認されました。ジャトロファ農園の生産性の低さは、種子の質と量のばらつき、雌雄比の高さ、非同期開花、種子毒性、さまざまな生物的および非生物的ストレスに対する脆弱性に起因します。
私たちの論文は、植物と微生物の相互作用、遺伝子資源、バイオテクノロジー ツールに関する現在の知識を利用するという生物学的側面からジャトロファの限界に対処する最近の研究の分析を報告しており、そこからこのエネルギー作物の新たな可能性が見えてきます。
土地利用のための食用作物との競合を回避しながら、これらの土地を埋め立てることができるため、一般に、限界のある低栄養土壌は、バイオエネルギー作物の生産に好まれる場所です。ただし、劣悪な土壌環境でのプランテーションでは、収益性の高い収量を保証することはできません。作物を経済的に実現可能にするためには、土壌の肥沃化が不可欠です。
バイオ肥料としての微生物 (アーバスキュラー菌根菌、エンドファイト、植物成長促進根粒菌) および生物農薬 (膜翅目の卵寄生虫:Trissolcus basalis) を含むバイオエージェントの使用 、 Psixstriaticeps および Gryon sp およびバクテリア:Bacillus sp) は、土壌の肥沃度を高め、生物的および非生物的ストレスに対する保護を提供する有望な結果を示しており、投入コストの削減、環境安全性の向上、および標的特異性の追加の利点があります。宿主と有用微生物との相互作用の分子基盤を調査することで、化学肥料、殺虫剤、殺虫剤の使用を回避または少なくとも最小限に抑えながら、環境にやさしく持続可能なジャトロファ プランテーションの確立がさらに容易になります。
種子の収量を高める別のアプローチは、特に雌花の比率を高めるために、花序構造を操作することです。性分化の前に未熟な花序にジベレリン、サイトカイニン、チジアズロンなどの植物成長調節剤を噴霧すると、雌花の数が大幅に増加することが示されています。ただし、大規模なプランテーションでの散布は労働集約的であり、成功は天候にも左右されます。
ゲノミクスとトランスクリプトミクスの最近の進歩により、発生生物学レベルでの植物成長調節因子生合成経路または性分化に関与する重要な性関連遺伝子の操作を介して、ジャトロファの雌花数を増やす選択肢が広がりました。さらに、ミツバチによる他家受粉による結実を最適化するために、ジャトロファ農園で適切な受粉サービスを確立することで、種子の収量をさらに増やすことができます。ミツバチのいくつかの種 (矮性ミツバチ、巨大ミツバチ、ヨーロッパミツバチ、刺のない蜂、およびメキシコの小さな真社会性の刺のない蜂) は、ジャトロファの効率的な花粉媒介者として記録されています。
植物の分子生物学とバイオテクノロジーの現在の状況は、ジャトロファの改良に刺激的な機会を提供しています。花の発育とストレス応答遺伝子に関する情報と同様に、ジャトロファの全ゲノム配列が利用可能です。また、効率的な植物形質転換システムが報告されており、実験室規模で遺伝子組み換えされたジャトロファ系統から肯定的な結果が得られています。これらを総合すると、高収量の可能性と生物的および非生物的ストレスへの耐性を兼ね備えた、優れたジャトロファ品種をエンジニアリングするための良い見通しが得られます。初期の研究では、過剰発現と遺伝子サイレンシングの両方の方法で、この作物のさまざまな制限に対処できることが示されています。ただし、遺伝子組み換え作物の栽培は、いくつかの国でまだ一般に受け入れられる問題に直面しているため、dsRNA の直接適用による遺伝子サイレンシングや部位特異的ヌクレアーゼによる遺伝子編集などの代替アプローチも検討する必要があります。
副産物を経済的に利用することで、ジャトロファ プランテーションの経済的価値をさらに高めることができます。油の抽出後に残った種子ケーキには、高レベルのタンパク質 (45.3 ～ 58.6%) と食物繊維 (5 ～ 5.5%) が含まれており、総エネルギー値は 19 ～ 48% です。ジャトロファの種粕を食品、飼料、または肥料として使用する際の主な障害は、ホルボールエステルやクルシンなどの毒素、およびフィチン酸、タンニン、サポニンなどの抗栄養化合物の存在です。いくつかの真菌および細菌株は、ジャトロファ種子ケーキの解毒に有望な結果を示しています:酵母 (カンジダ パラプシロシス ）、ヒラタケ（Pleurotus ostreatus） )、およびバクテリア 緑膿菌 解毒のための超効率的なバイオエージェントとして報告されています。無毒の種子は遺伝子組み換えジャトロファから開発することができ、肥料や動物飼料用の無毒の種子ケーキの処理コストを削減することで経済的な実現可能性を支援します.
特に最良の生育方法とバイオエージェントを、やせた土壌と高い生産性に適合するように開発されたエリート品種と一緒に使用する場合は、限界土壌で使用するための栄養補助作物としてジャトロファを発展させる素晴らしい見込みがあります。一部の法律では遺伝子改変として規制されていない正確なゲノム編集技術の出現は、作物の突然変異誘発に対する新しい標的アプローチがジャトロファでも使用できるため、効果的です。理想的には、従来の育種プログラムからのエリート系統を使用する統合アプローチであり、 を介して生産された操作された系統によって補完および交配されます。 バイオテクノロジーのツールは、作物の改良を促進することができます。総合すると、生物学的情報と生物工学的アプローチは、ジャトロファの生産性のギャップを埋めるのに役立ちます.
これらの調査結果は、「Jatropha curcas の生物学的進歩に関する最新情報」というタイトルの記事で説明されています。 L.:ジャーナル Renewable and Sustainable Energy Reviews に最近掲載された新しい洞察と課題 .この研究は、マラヤ大学の Purabi Mazumdar、Pooja Singh および Jennifer Ann Harikrishna 教授と、VIT 大学の Subramanian Babu 教授および Ramamoorthy Siva 教授によって実施されました。
