Генно-модифицированный тополь производит больше ценного химического вещества, которое легко "отщепляется"

Лигнин — это сложный полимер, обеспечивающий структурную целостность растений. Он также затрудняет их переработку. Эта сложность открывает возможности для ученых по созданию разнообразных биохимикатов и биопродуктов из компонентов лигнина.

Строительные блоки, присутствующие в небольших количествах в лигнине биоэнергетической культуры тополя, являются ценными платформенными химическими веществами, которые легко "отщепляются" при деконструкции растения. Ученые создали новый тип тополя с увеличенным содержанием этого ценного вещества и меньшим общим количеством лигнина. В результате древесина легче перерабатывается и становится более ценной.

Лигнин трудно расщепить, и он химически сложен. Хотя эти свойства представляют собой серьезную проблему для промышленной переработки биомассы, они также открывают путь для создания важных и ценных биохимикатов и биопродуктов из лигнина.

В этом исследовании, опубликованном в Plant Biotechnology Journal, ученые из Центра биоэнергетических исследований Великих озер создали трансгенные линии гибридного тополя для экспрессии бактериального фермента CPL (chorismite pyruvate lyase). Это привело к 50-процентному увеличению стабильного pHB в зрелых деревьях и 10-кратному увеличению в развивающихся деревьях по сравнению с контрольными.

Пластичность синтеза лигнина позволяет ученым создавать лигниновые полимеры с добавленной стоимостью, которые легче расщеплять. Естественно, до 10% лигнина тополя состоит из фермента p-гидроксибензоата (pHB). Эта группа присоединена к лигниновому полимеру слабыми сложноэфирными связями, в отличие от обильных в лигнине простых эфирных связей. Это позволяет легко "отщеплять" pHB при деконструкции биомассы.

После отделения от биомассы pHB является как ценным платформенным химическим веществом, так и может быть модернизирован до других биохимикатов и биопродуктов. Ученые не до конца понимают путь синтеза pHB в растениях. Однако экспрессия бактериального CPL в пластидах, как было показано, заставляет растения производить больше pHB.

Это исследование демонстрирует новый способ модификации лигнина в биоэнергетических культурах, который делает лигнин легче расщепляемым. Этот новый метод также меняет состав лигнина, так что он включает больше ценного строительного блока, который можно преобразовать в ценные биохимикаты и биопродукты. Эти изменения могут сделать производство биотоплива и биопродуктов проще и дешевле. Генная инженерия биоэнергетических культур может повысить эффективность и ценность промышленной деконструкции биомассы за счет увеличения количества легко отделяемых и ценных химических групп.