10 октября, 2024

Frant.me

Информационный портал Кузбасса

Производство бумаги требует меньше энергии и воды благодаря CRISPR-деревьям

Производство бумаги требует меньше энергии и воды благодаря CRISPR-деревьям

Целлюлозу, сырье для бумаги, легко получить из генетически модифицированных тополей. Это делает производство бумаги более энергоэффективным.

Генетическая модификация деревьев с использованием технологии CRISPR-Cas может значительно сократить потребление энергии в бумажной промышленности.

Биолог говорит, что для изготовления бумаги требуется много воды и энергии Джек Ван из Университета штата Северная Каролина, США. В 2021 году углеродный след бумажной промышленности составит 190 млн тонн. Ожидается, что эти выбросы будут увеличиваться только до 2030 года, поскольку производство бумаги продолжает расти.

Читайте также

Я хочу сравнить иррациональные наклонности шимпанзе и человека.

Откуда берутся наши познавательные способности? Чтобы выяснить это, когнитивно-поведенческий эколог Карлин Джанмаат отправляется в лес и проводит исследование…

лигнин

Одним из наиболее энергоемких этапов производственного процесса является удаление лигнина из древесины. В структуре древесины лигнин связан с целлюлозой, молекулой, из которой состоит бумага. Чтобы разделить их, требуется высокое давление, температура и много воды.

Ван, коллега-биолог Рудольф Баранго Их коллеги задались вопросом, могут ли они генетически модифицировать деревья, чтобы они содержали меньше лигнина. Они специально смотрели на тополя, обычно используемое бумажное дерево. Это нужно делать с осторожностью, потому что лигнин также играет важную роль в «структуре, целостности и устойчивости деревьев», — говорит Баранго.

фильтр

Чтобы создать такое модифицированное дерево, исследователи использовали искусственный интеллект (ИИ), который проанализировал геном тополя. Этот процесс машинного обучения привел к набору генов, которые исследователи могли модифицировать с помощью CRISPR-Cas. Программа показала 69 123 способа модификации 21 гена.

Исследователи отфильтровали эту массу вариантов, изучив, какие генетические модификации имеют наилучшие шансы уменьшить количество лигнина в тополях, не делая дерево слишком уязвимым. Только 0,5 процента вариантов прошли эту процедуру отбора. Из них исследователи выбрали семь наиболее надежных вариантов. В конце концов, они разработали 174 различных сорта тополя CRISPR-Cas.

Через шесть месяцев группа обнаружила, что концентрация лигнина в модифицированных деревьях достигает 49%. процентов меньше, чем у обычных тополей, Они пишут в журнале Science.

Коммерческое использование

«Поскольку изменение климата становится все более заметным, потенциально конкретное и практическое решение, подобное этому, для уменьшения углеродного следа бумажной промышленности, очень интересно», — говорит Ван.

По словам Баранго, тополя растут уже год, и, похоже, структурных проблем у них нет. Исследователи планируют посадить в лесу несколько деревьев, чтобы изучить долгосрочные последствия редактирования генов. Они также работают над применением той же техники к другим видам лиственных деревьев.

«Это может стать началом совершенно новой эры устойчивых лесов», — говорит Баранго. Ван надеется, что через двадцать лет деревья будут широко использоваться в коммерческих целях.

READ  Орган: Ежемесячно осматривать трупы на наличие птичьего гриппа после вакцинации против птичьего гриппа. Pluimveeweb.nl