تولید چوب کارآمدتر با اصلاحات ژنتیکی

 محققان طی مطالعات جدید خود توانستند با اعمال برخی اصلاحات ژنتیکی، چوب کارآمدتر و پایدارتری تولید کنند.

به گزارش تکناک، یک مطالعه در سال 2022 توسط دانشگاه ایالتی اوهایو نشان داد که درختان امروزی به لطف دی اکسید کربن 30 درصد ابعاد بیشتری دارند. با این حال، علیرغم این واقعیت، تولید الیاف چوب برای پاسخگویی به تقاضای فزاینده محصولاتی مانند دستمال کاغذی، کاغذ، مواد بسته‌بندی، نساجی و سایر محصولات الیافی، کارایی و بهره وری چندانی نداشته است.

به همین دلیل است که دانیل سولیس و همکارانش به ویرایش کریسپر روی آورده اند تا چوبی را طراحی کنند که در آن لیگنین (ماده ای که باید شکافته و حل شود تا تولید الیاف انجام شود) برای تولید الیاف شرایط مناسب تری داشته باشد.

بیانیه مطبوعاتی در مورد پیشرفت جدید گفت: توانایی جداسازی الیاف از چوب تا حد زیادی با محتوای و ترکیب لیگنین تعیین می‌شود، که یک بیوپلیمر مقاوم در برابر تجزیه شیمیایی و آنزیمی است. بیش از پنج دهه تحقیق به طور گسترده اجزای منحصر به فرد بیوسنتز لیگنین را مورد بررسی قرار داده است.

با این حال، این تلاش‌ها عمدتاً بر اصلاح ژن‌های منفرد یا خانواده‌های ژنی متمرکز شده‌اند. در اینجا، دانیل سولیس و همکارانش نشان می‌دهند که ویرایش استراتژیک چندگانه کریسپر ژن‌های بیوسنتز مونولیگنول، ویژگی‌های چوب را فراتر از آنچه می‌توان با ویرایش ژن‌های منفرد یا خانواده‌های ژنی به دست آورد، بهبود می‌بخشد. نویسندگان از رویکرد خود برای تولید ترکیب چوب اصلاح‌شده در گونه‌ای از درخت صنوبر استفاده کردند، جایی که ویرایش کریسپر نسبت کربوهیدرات به لیگنین چوب را تا 228 درصد نسبت به نوع وحشی افزایش داد، که زمینه را برای خمیرسازی الیاف کارآمدتر فراهم می‌کند.

تولید کاغذ با آلایندگی کمتر

علاوه بر این، درختانی که برای داشتن لیگنین کمتر مهندسی شده اند می توانند آلودگی کم تری در فرایند تولید کاغذ ایجاد کنند.

نویسندگان این مطالعه در مقاله خود می گویند: چوب ویرایش شده مشکلات عمده تولید الیاف را کاهش می دهد و می تواند کارایی عملیاتی بی سابقه، فرصت های زیست اقتصادی و مزایای زیست محیطی را به همراه داشته باشد.

این اولین بار نیست که دانشمندان روی ژن درختان آزمایش می کنند.

در آوریل سال 2022 از نتایج کار محققان در شرکت Living Carbon گزارشی تهیه کردیم که در آن  DNA درختی را دستکاری کردند تا نوع جدیدی از درخت بسازند که کربن اتمسفر را به طور مؤثرتری جذب کرده و برای مدت بسیار طولانی در خود نگه دارد.

در آن زمان، یومین تائو، معاون بیوتکنولوژی شرکت، تیمی را رهبری کرد که متوجه شد چگونه افزودن چند ژن از کدو تنبل و جلبک‌های سبز می‌تواند فتوسنتز را افزایش دهد و میزان کربنی را که یک درخت مهندسی شده می‌تواند در بافت‌هایش ذخیره کند، به میزان قابل توجهی افزایش دهد.

دانشمندان حتی در ساخت چوب رشد یافته در آزمایشگاه نیز موفق بوده اند. تیمی از محققان در MIT الوارهای آزمایشگاهی را مهندسی کردند که می توانند جایگزین محصولات ساخته شده از چوب واقعی شوند. آنها تکنیکی را ابداع کردند که می تواند الوار با هر شکل و اندازه ای را بدون بریدن حتی یک درخت تولید کند.