Biotechnologia.pl
łączymy wszystkie strony biobiznesu
Papier i biopaliwa ze zmodyfikowanych genetycznie drzew?
Papier i biopaliwa ze zmodyfikowanych genetycznie drzew?
Biochemicy z University of Wisconsin–Madison opracowali zmodyfikowane genetycznie topole mogące znacznie obniżyć koszty produkcji papieru oraz biopaliw. Dzięki manipulacji materiałem genetycznym drzewa włączają do struktury ligniny sztuczny monomer powodujący powstawanie łatwiej rozkładalnego polimeru.

 

Modyfikacja topoli polega na wprowadzeniu do jej materiału genetycznego fragmentu DNA, którego ekspresja skutkuje wbudowywaniem do rosnącego łańcucha ligninowego sztucznego komponentu. Składnik ten tworzy z pozostałymi elementami polimeru ligninowego wiązania estrowe, które mogą być zrywane przez niektóre substancje chemiczne w umiarkowanych temperaturach.

Lignina jest twardym składnikiem drewna, nadającym mu odporność na ściskanie i utrzymującym jego sztywność. Proces rozkładu tej substancji jest największym problemem przemysłu papierniczego i biopaliwowego W naturalnie powstającym polimerze elementy tworzą między sobą wiązania estrowe, których zniszczenie wymaga użycia bardzo stężonych roztworów związków sodu przy wysokich temperaturach. Proces ten skutkuje zmniejszeniem twardości drewna oraz uwolnieniem bogatej w cukry celulozy, która może być poddawana fermentacji w celu wytworzenia etanolu.

Potencjał wykorzystania zmodyfikowanej genetycznie topoli jest zatem bardzo duży, jeżeli chodzi o obniżenie kosztów energii wykorzystywanej do rozbicia biomasy drzewnej w pierwszych etapach produkcji papieru oraz biopaliw.

 

Naukowcy z University of Wisconsin–Madison nie są jednak pierwszymi. Kilka grup badawczych pracowało już nad strategiami potencjalnie obniżającymi koszty delignifikacji. Podejścia obejmowały wyciszanie genów zaangażowanych w biosyntezę polimeru ligniny lub modyfikacje w proporcjach poszczególnych monomerów tworzących łańcuch. Jednak, ze względu na znaczenie tego komponentu drewna, zakłócając biosyntezę ligniny można spowodować zahamowanie wzrostu drzewa. Dodatkowo modyfikacja struktury polimeru może skutkować dodatkowymi problemami - rośliny mogą zachowywać się tak jakby były atakowane przez patogen lub szkodnika. Zmodyfikowana lignina powoduje bowiem zmiany w obrębie ściany komórkowej naśladujące naruszenie struktury komórki w następstwie kontaktu z patogenem.

Autorzy najnowszego podejścia mają jednak nadzieję, że ich strategia pozwala uniknąć tego typu komplikacji. Modyfikowane topole wydają się być zdrowe i produkują normalne ilości ligniny. Drzewa do tej pory hodowano jednak tylko w szklarniach. Teraz naukowcy muszą przeprowadzić próby terenowe i udowodnić, że proces wzrostu drzew nie jest w żaden sposób zakłócony również w naturalnych warunkach.

Zespół nie wykazał jeszcze dokładnie o ile zmodyfikowane genetycznie topole mogą zmniejszyć koszty produkcji biopaliw i papieru, ale już złożył wniosek patentowy i rozpoczął pertraktacje z firmami przemysłu celulozowego.

 

Inni badacze natomiast kontynuują badania nad związkami chemicznymi, które rozpuszczałyby naturalną ligninę w niższych temperaturach niż obecnie stosowane. Specjaliści uważają, że jeżeli im się to uda to mogą zdyskredytować wartość transgenicznych roślin w przemyśle ze względu na możliwość wystąpienia komplikacji prawnych związanych z rozpoczęciem ich upraw na dużą skalę. Dodatkowo do tej pory żadne rośliny ze zmodyfikowaną strukturą ligniny nie są skomercjalizowane, choć amerykańska firma Forage Genetics International produkująca pasze dla zwierząt planuje w 2016 roku wypuścić na rynek zmodyfikowaną genetycznie roślinę lucerny, która wytwarza mniej ligniny drzewnej, a co za tym idzie umożliwia rolnikom pozyskiwanie większej ilości biomasy przeznaczonej na siano.

KOMENTARZE
news

<Sierpień 2019>

pnwtśrczptsbnd
29
30
31
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
1
Newsletter