Cercetătorii de la Universitatea Carolina de Nord vor să creeze „o pădure mai durabilă”, motiv pentru care utilizează un sistem de editare a genelor CRISPR „pentru a îmbunătăți arborii” reducându-le nivelul ligninei. Descoperirile – publicate în revista Science – promit să facă producția de fibre pentru diverse derivate mai ecologică, mai ieftină și mai eficientă, anunță woodworking.com.
Editarea CRISPR este o tehnică de inginerie genetică în biologia moleculară prin care genomurile organismelor vii pot fi modificate. E utilizată în crearea de noi medicamente, produse agricole și organisme modificate genetic sau ca o modalitate de control a patogenilor și dăunătorilor.
„Utilizăm CRISPR pentru a construi o pădure mai durabilă”, a declarat Rodolphe Barrangou, profesor de Științe Alimentare, Bioprelucrare și Nutriție la NC State și autor al studiului. „Sistemele CRISPR permit flexibilitatea de a edita nu doar gene individuale sau familii de gene, ci și de a realiza îmbunătățiri mai ample ale proprietăților lemnului”.
Cercetătorii au selectat cele mai bune strategii prin care arborii de laborator vor ajunge la o reducere a ligninei cu 35% față de „arborii sălbatici”.
Pornind de la aceste strategii, cercetătorii au utilizat tehnica de editare a genelor CRISPR pentru a produce 174 de linii de plop. După șase luni într-o seră a NC State, testele au arătat o reducere a conținutului de lignină de până la 50% în unele varietăți.
Cercetătorii afirmă că reduceri mai mari ale ligninei au fost observate în arborii cu patru până la șase editări genetice, în timp ce arborii cu trei editări genetice au prezentat o reducere a ligninei de până la 32%. Editările genetice ale unei singure gene nu au redus semnificativ conținutul de lignină, demonstrând că utilizarea CRISPR pentru modificarea mai multor gene poate oferi avantaje în producția de fibre.
„Editarea CRISPR oferă o oportunitate remarcabilă de a îmbunătăți rezistența, productivitatea și utilizarea pădurilor într-un moment în care resursele noastre naturale sunt amenințate de schimbările climatice și de necesitatea producerii de biomateriale durabile utilizând mai puțin teren”, a declarat Wang, profesor asistent și director al Grupului de Biotecnologie Forestieră de la NC State și co-autor al studiului.
Următorii pași includ continuarea testelor în seră pentru a vedea performanța arborilor editați genetic în comparație cu „arborii sălbatici”. Ulterior, echipa speră să efectueze teste de teren pentru a evalua dacă arborii editați genetic pot face față stresului cauzat de viața în exterior, în afara mediului controlat al serelor.
Continuând tradiția îndelungată a inovațiilor din domeniile științelor plantelor și al silviculturii la NC State, profesorii Rodolphe Barrangou și Jack Wang au creat o companie tip start up numită TreeCo pentru a avansa utilizarea tehnologiilor CRISPR în domeniul silvic. Cercetătorii au subliniat importanța colaborării multidisciplinare care a permis acest studiu, cuprinzând trei colegii de stat, mai multe departamente guvernamentale, Inițiativa NC Plant Sciences, Centrul de inovare pentru educație moleculară, tehnologie și cercetare din NC State (METRIC) și universități partenere.
„Această abordare interdisciplinară care combină genetica, biologia, instrumentele CRISPR și bioeconomia ne-a extins enorm cunoștințele despre creșterea arborilor, dezvoltare și aplicațiile forestiere”, a spus Daniel Sulis, un savant postdoctoral la NC State și autor principal al lucrării. „Putem avea capacitatea de a dezlega complexitatea geneticii arborilor și de a deduce soluții integrate care ar putea îmbunătăți trăsăturile ecologice și economice importante ale lemnului, reducând în același timp amprenta de carbon a producției de fibre”.
Autorii mai spuncă „pădurile reprezintă cel mai mare depozit biogenic de carbon de pe Pământ și sunt esențiale în eforturile de reducere a schimbărilor climatice. Ei sunt piloni ai ecosistemelor noastre și ai bioeconomiei. În Carolina de Nord, industria forestieră contribuie cu peste 35 miliarde de dolari la economia locală și susține aproximativ 140.000 de locuri de muncă”.
Stora Enso, focus pe lignina
Cercetarea extracției de componente din lemn și a procesării componentelor extrase în produse comerciale este la diferite niveluri de maturitate în lume. Aceste eforturi se concentrează pe extracția și valorificarea tuturor fracțiunilor din masa lemnoasă, inclusiv lignina și hemiceluloza în produse noi, care înlocuiesc pe piață produsele pe bază de materiale fosile.
Stora Eso este una dintre primele companii care au investit în extracția ligninei și în cercetarea utilizării ligninei pentru diferite aplicații, cum ar fi fibrele de carbon, carbon material pentru anod în baterii și adezivi în care lignina înlocuiește substanțe chimice dăunătoare, cum ar fi fenolul și formaldehida.
După cum a declarat pentru forestmania.ro Roxana Bărbieru, unul dintre membrii staff-ului Stora Enso, „datorită naturii sale chimice, lignina este un material foarte versatil și care, în cazul în care multe din activitățile de cercetare au succes comercial, poate deveni o materie primă foarte importantă pentru multe industrii în următoarele decenii. Cererea de pe piață ar putea fi la un nivel de milioane de tone”.
Sursa: woodworking.com
