对生物燃料的糖:让更多

当拥有压倒性的丰富的资源通常是一个好主意让宝贵的资源的使用。木质生物质是地球上最丰富的有机物质。数千年来它被用作动物饲料,在过去两个世纪以来一直是造纸工业的主要工具。然而这丰富的资源,还可以供应所需的糖生产先进生物燃料,可以补充或取代化石燃料,提供几个关键的技术难题。这些挑战之一是找到更有效地方法来提取这些糖。主要步骤实现这一突破,研究人员在美国能源部(DOE)的联合生物能源研究所(JBEI)。

“通过合成生物学的工具,我们有工程健康植物的木质生物质可以更容易被分解成简单的糖生物燃料,“说多米尼克•Loque JBEI细胞壁工程项目主任的原料。”处理模式植物,拟南芥,作为演示工具,我们有转基因次生细胞壁降低木质素的生产,同时增加燃料的产量糖。”

JBEI科学伙伴关系由劳伦斯伯克利国家实验室(伯克利实验室)的使命是推动下一代生物燃料的发展,可以为国家提供清洁、绿色交通和可再生能源,将创造就业机会,刺激经济。Loque和他的研究小组专注于减少植物细胞壁的自然不听话放弃他们的糖。与简单的玉米和其他谷物、淀粉基糖的复杂多糖糖在植物细胞壁被锁定在一个健壮的芳香族聚合物称为木质素。设置这些糖免费从木质素笼子需要昂贵的使用和环境恶劣的化学物质在高温下,这一过程有助于推动先进生物燃料的生产成本非常高。

“通过嵌入多糖聚合物,减少他们的可萃取性和可访问性水解酶,木质素是细胞壁的主要因素不听话,“Loque说。“不幸的是,大多数努力降低木质素含量在植物开发导致了严重的生物质产量减少和完整性的损失船只,一个关键的组织负责水和养分分布从根到地上器官。”

木质素也为制浆长提出问题和动物饲料。克服木质素问题,Loque和他的同事重新木质素生物合成的调控,创造了一个人工正反馈循环(APFL)提高次生细胞壁生物合成在特定组织。当时的想法是减少细胞壁顽抗,提高多糖的内容而不影响工厂的发展。

“当我们应用APFL拟南芥植物设计因此木质素生物合成与纤维次生细胞壁的监管网络,我们维持血管的完整性和能够产生健康的植物减少木质素和增强细胞壁多糖沉积,“Loque说。“各种预处理后,这些工程植物表现出改善糖释放酶水解比野生型植物。换句话说,我们积累了好东西-多糖与木质素没有破坏它。”

Loque和他的同事们相信APFL策略用于提高多糖沉积在纤维的拟南芥植物可以迅速实现其他的维管植物。这可能增加细胞壁内容制浆行业的利益和饲料生产以及生物能源的应用程序。它也可以用来增加谷物吸管的强度,减少作物倒伏和种子损失。由于监管网络和其他组件的次生细胞壁生物合成已被进化高度保守的,研究人员觉得自己的木质素重新布线策略还应该容易的可转移到其他植物物种。他们正在开发新的和更好的版本的这些策略。

“我们现在知道,我们可以极大地重新设计植物细胞壁只要我们保持血管的完整性和其他重要组织,“Loque说。