Genetic Improvement of Bioenergy Crops

بهبود ژنتیکی محصولات بیوانرژی

ویلفرد ورمریس، ویراستار

انرژی زیستی توجه فزاینده ای را در علم به خود جلب می کند صنعت، سیاست و رسانه به عنوان ابزاری برای رسیدگی به امنیت انرژی، تغییرات آب و هوایی جهانی و پایداری اقتصادی. سوخت های زیستی – اتانول و بیودیزل – در حال حاضر تنها منبع انرژی جایگزین و تجدیدپذیر موجود به عنوان سوخت مایع حمل و نقل هستند. تولید فعلی سوخت های زیستی به شدت به محصولات غذایی وابسته است: غلات و شکر برای اتانول، و روغن های گیاهی برای بیودیزل. این نگرانی های جدی در مورد منابع غذایی، قیمت مواد غذایی و پایداری بلندمدت ایجاد کرده است. سوخت های زیستی نسل دوم از محصولات بیوانرژی اختصاصی که پلی ساکاریدهای دیواره سلولی گیاهی را به عنوان منبع اصلی قندهای قابل تخمیر و همچنین جلبک ها و محصولات روغنی غیر خوراکی را به عنوان منبع روغن و لیپید برای بیودیزل تولید می کنند، مشتق می شوند.

توسعه محصولات اختصاصی بیوانرژی مستلزم رویکردی کاملاً متفاوت برای اصلاح گیاهان نسبت به آنچه برای محصولات غذایی، خوراک و محصولات فیبری سنتی بوده است، دارد. این کتاب با تمرکز بر بهبود ژنتیکی، مروری بر محصولات عمده انرژی زیستی ارائه می‌کند که می‌توانند برای تولید زیست توده و اتانول استفاده شوند. به منظور حفظ تمرکز، بیودیزل و بهبود ژنتیکی محصولات روغنی پوشش داده نمی شود. منابع ژنتیکی موجود تا حد زیادی استفاده نشده است و فرصت‌های عمده‌ای را برای افزایش قابل‌توجه سهم انرژی زیستی ارائه می‌کند، در حالی که به بسیاری از نگرانی‌های اقتصادی و زیست‌محیطی پرداخته می‌شود.

فصل‌ها توسط متخصصان رشته آن‌ها نوشته شده‌اند و دانشجویان را هدف قرار داده‌اند. در علوم گیاهی، مهندسی بیولوژیکی، یا رشته های مرتبط، در دوره ای در زمینه گیاهان زراعی انرژی زیستی ثبت نام کرده اند. محققان دانشگاه و صنعت نیز این کتاب را مفید خواهند یافت. بخش اول کتاب زمینه‌ای در مورد سیاست انرژی زیستی، فرآیند تولید اتانول فعلی، بیوسنتز و تجزیه و تحلیل دیواره‌های سلولی گیاهی و پردازش زیست توده ارائه می‌دهد و شامل آغازگر ژنتیک و اصلاح نباتات است. بخش دوم کتاب بر منابع ژنتیکی موجود برای تقویت گونه‌های علفی و چوبی منفرد برای استفاده به عنوان مواد اولیه انرژی زیستی تمرکز دارد. به طور کلی، بهبود ژنتیکی محصولات بیوانرژی اولین نمای کلی جامع از پتانسیل فوق العاده محصولات بیوانرژی اختصاصی را ارائه می دهد.

Wilfred Vermerris دانشیار مؤسسه ژنتیک و بخش کشاورزی در دانشگاه فلوریدا در Gainesville، جایی که او یک برنامه تحقیقاتی فعال در مورد دیواره سلولی گیاهان و استفاده از آنها در کاربردهای انرژی زیستی را مدیریت می کند. او همچنین عضو هیئت علمی برنامه فارغ التحصیل زیست شناسی مولکولی و سلولی گیاهی دانشگاه فلوریدا، استادیار در مهندسی کشاورزی و بیولوژیکی در دانشگاه پردو و عضو هیئت علمی آزمایشگاه مهندسی منابع تجدیدپذیر دانشگاه پردو است. او یکی از نویسندگان کتاب Phenolic Compound Biochemistry (اسپرینگر 2006) و یکی از سه سردبیر مشترک مجله BioEnergy Research

Genetic Improvement of Bioenergy Crops

Wilfred Vermerris, Editor

Bioenergy is attracting increasing attention in science, industry, politics and the media as a means to address energy security, global climate change and economic sustainability. Biofuels – ethanol and biodiesel – currently represent the only alternative and renewable energy source available as liquid transportation fuel. The current production of biofuels relies heavily on food crops: grain and sugar for ethanol, and plant oils for biodiesel. This has raised serious concerns about food supplies, food prices, and long-term sustainability. Second-generation biofuels are derived from dedicated bioenergy crops that produce plant cell wall polysaccharides as the main source of fermentable sugars, as well as algae and non-edible oil crops as a source of oils and lipids for biodiesel.

The development of dedicated bioenergy crops requires an entirely different approach to plant improvement than what has been traditional for food, feed and fiber crops. This book presents an overview of the major bioenergy crops that can be used for the production of biomass and ethanol, with a focus on their genetic improvement. In order to maintain focus, biodiesel and the genetic improvement of oil crops are not covered. The available genetic resources are largely untapped and offer major opportunities to significantly enhance the contribution of bioenergy, while addressing many of the economic and ecological concerns.

The chapters have been written by experts in their field and target university students in plant sciences, biological engineering, or related disciplines, enrolled in a course on bioenergy crops. Researchers in academia and industry will find this book useful as well. The first part of the book provides background on the politics of bioenergy, the current ethanol production process, the biosynthesis and analysis of plant cell walls, and processing of biomass, and includes a primer on genetics and plant breeding. The second part of the book focuses on the genetic resources available to enhance individual herbaceous and woody species for use as bioenergy feedstocks. As a whole, Genetic Improvement of Bioenergy Crops provides the first comprehensive overview of the tremendous potential of dedicated bioenergy crops.

Wilfred Vermerris is Associate Professor at the Genetics Institute and Agronomy department at the University of Florida in Gainesville, where he manages an active research program on plant cell walls and their use in bioenergy applications. He is also faculty associate with the University of Florida’s Plant Molecular and Cellular Biology graduate program, Adjunct Associate Professor in Agricultural & Biological Engineering at Purdue University and adjunct faculty member of Purdue University’s Laboratory of Renewable Resources Engineering. He is co-author of the book Phenolic Compound Biochemistry (Springer 2006) and one of the three Co-Editors-in-Chief of the journal BioEnergy Research.