Инженерная древесина хвойных пород может изменить целлюлозно-бумажную и биоэнергетическую отрасли

Учёные продемонстрировали возможность сделать древесину хвойных пород (мягкую) более лёгкой в переработке в целлюлозу и бумагу, если с помощью генной инженерии придать ей ключевую особенность древесины лиственных пород (твёрдой). Результаты, опубликованные в Proceedings of the National Academy of Sciences, могут улучшить экономику целлюлозно-бумажной и биоэнергетической отраслей и снизить их воздействие на окружающую среду.

Ключевое различие: лигнин

• Лиственные породы (берёза, тополь) содержат лигнин, состоящий из G- и S-мономеров. S-мономеры образуют более простой и легко разлагаемый лигнин, что упрощает переработку в целлюлозу и бумагу.
• Хвойные породы (сосна, ель) содержат лигнин, состоящий только из G-мономеров. Он гораздо труднее разлагается, что усложняет переработку. Однако длинные волокна хвойных пород идеальны для прочной бумаги (например, для мешков и контейнеров), а их сахара легче и в большем объёме превращаются в этанол, что делает их перспективным сырьём для биотоплива.

Суть исследования

Используя модель культивируемых клеток «трахеарный элемент» (TE), учёные ввели в клетки сосны гены двух ключевых ферментов, производящих лигнин у цветковых растений. В результате модифицированная древесина хвойных пород стала способна производить и включать в свою клеточную стенку S-мономеры, формируя лигнин, характерный для лиственных пород.

Перспективы

Следующий шаг — перенос метода с модели на реальные растения хвойных пород. Это позволит:

• Упростить и удешевить процессы предварительной обработки сырья.
• Повысить выход продукции в различных отраслях.
• Сократить количество отходов и энергозатраты при переработке биомассы, снизив экологический след.