В частности, Кульхейм изучает терпены, органические соединения, содержащиеся в листьях растений. Терпены позволяют определенным видам (в основном растения, но также и некоторым насекомым), которые их производят, издавать сильные запахи, отпугивающие вредителей или привлекающие опылителей.
Например, хмель, основной ингредиент пива, содержит терпены, которые придают хмелю хвойный запах. Некоторые сорта эвкалипта и чайного дерева производят большое количество нужных терпенов, которые можно использовать для эфирных масел или дистилляции биотоплива.
Говорят, что Голубые горы Австралии получили свое название от туманного тумана, который излучают эвкалиптовые деревья, особенно в жаркие дни; этот туман состоит из терпенов, испаряющихся от жары. Кульхейм и его коллеги-исследователи хотят знать, что на генетическом уровне вызывает производство около 50 различных терпенов, чтобы они могли использовать масло в качестве возобновляемого топлива.
В статье «Высокая плотность маркеров GWAS дает новое понимание геномной архитектуры выхода терпенового масла в эвкалипте» в журнале New Phytologist, Кулхейм и его соавторы исследуют генетические основы вариаций выхода масла у эвкалипта Blue Mallee, произрастающего в Австралии. Это позволит быстрее и эффективнее одомашнивать, делая производство возобновляемого топлива на плантациях эвкалипта более осуществимым.
Одна из причин интереса к эвкалиптовому маслу заключается в том, что биоэтанол (обычно производимый из кукурузы) и биодизельное топливо (обычно производимое из растительного и соевого масел) не обладают достаточной плотностью энергии, чтобы использоваться в авиационной промышленности. Однако эвкалиптовое масло можно превратить в высокоэнергетическое биотопливо, которое можно использовать в качестве топлива для реактивных двигателей и даже топлива для тактических ракет (JP-10).
Однако многие эвкалипты в настоящее время не были одомашнены и сильно различаются по выходу масла. Используя полногеномные ассоциативные исследования (GWAS), Кульхейм идентифицировал гены, которые производят компоненты эвкалиптового масла, которые могут использоваться для авиационного топлива, и аспекты, которые могут быть использованы для производства биодизельного топлива.
«Это позволяет нам выбирать деревья, которые в основном производят полезные компоненты масла для наших целей; мы можем использовать биотехнологию для удаления генов нежелательных компонентов или улучшения желаемых», – сказал Кулхейм. «Мы надеемся предоставить фермерам, выращивающим эвкалипт, информацию о генетических маркерах, чтобы отбирать деревья на более ранней стадии их роста для увеличения производства терпенов. Выбирая выращивание новых деревьев от производителей терпена, фермеры могут создавать новые поколения растений, которые естественным образом производят больше масел."
Но помимо обещания эвкалиптового масла для производства биотоплива и индустрии красоты и здоровья, этот вид также может оказаться отличной товарной культурой для фермеров в засушливых регионах. Деревья хорошо растут в жарких и засушливых регионах, не нуждаются в орошении и, следовательно, не конкурируют с производством продуктов питания на пахотных землях.