Наука и технологии11

Ученые изменили гены деревьев. Зачем?

С помощью генетических ножниц CRISPR ученые изменили геном тополя, чтобы увеличить производство бумаги и уменьшить ущерб для окружающей среды.

Драўніна древесина wood

Команда американских исследователей объявила о том, что смогла вывести новый сорт тополя, который способен повысить экономическую производительность лесного хозяйства и снизить ее воздействие на окружающую среду. Своими достижениями они поделились в статье, опубликованной в журнале Science.

В основе проблемы лежит лигнин — природный полимер, который содержится в клетках растений и придает им прочность. Эта негидролизованная часть в древесине разных пород составляет от 20 до 50%. Лигнин является побочным продуктом в производстве целлюлозы.

Для того, чтобы преобразовать древесную массу сосны или тополя в бумажную, ее нагревают до 170C с добавкой соды или серы. В результате получается большое количество отходов. В 2021 году половина из примерно 1,7 миллиарда тонн сырья составляли отходы. Среди них и черный или сульфатный щелок, который сильно загрязняет окружающую среду.

В последние два десятилетия ученые определили роль различных генов, которые ответственны за образование лигнина.

Но успех был достигнут благодаря двум инструментам. Первый — это искусственный интеллект.

Ученые попросили нейронную сеть, в которую загрузили все накопленные в их лаборатории знания по 21 гену, изучить около 70 тысяч комбинаций мутаций.

Искусственный интеллект нашел 347 комбинаций, которые приводили к уменьшению содержания лингина на 15% и увеличению содержания глюцида, из которого состоит целлюлоза. В дальнейшем ученые выбрали семь стратегий, позволяющих снизить содержание лигнина на 35% за счет одновременной модификации от четырех до шести генов.

Вторым инструментом стало использование технологии редактирования генома CRISPR. С его помощью результаты компьютерного моделирования удалось перенести в реальные лабораторные условия. Отключив одни гены и уменьшив активность других, ученые создали и вырастили 147 растений с измененным составом лигнина.

За шесть месяцев посаженные деревца волосистоплодного тополя (Populus trichocarpa) выросли на высоту 3 метров. Содержание лигнина было снижено на 50%. При этом не изменились физические свойства, такие как плотность и эластичность. В то же время 70% растений показали значительное уменьшение размера по сравнению с обычными тополями, что могло повлиять на урожайность. Поэтому в дальнейшем ученые сконцентрировались на изучении остатка 30%.

Экономическое моделирование показало, что использование генно-модифицированных растений поможет перерабатывать на 40% больше целлюлозы и получать больше волокна для бумаги. Авторы статьи называют «феноменальным» предполагаемое трехкратное повышение прибыли.

Кроме этого, они утверждают, что использование генно-модифицированной древесины значительно сократит выбросы таких загрязняющих веществ, как черный щелок, и позволит на 20% уменьшить выбросы в атмосферу парниковых газов, образующихся в производстве бумаги.

Теперь необходимо продолжить эксперимент в реальных природных условиях. Это займет от 25 до 30 лет.

Читайте еще:

В Европе скоро могут разрешить широкое использование генно-модифицированных растений

Как редактирование генов может повлиять на будущее человечества

Комментарии1

  • Казік
    17.07.2023
    Ідзе працэс адмовы ад паперы. Пакіньце дрэвы ў спакоі. Праз 25-30 год папяровыя рэчы набудуць статус вінтажу для хіпстэраў, кшталту вінілавых плытак.

Сейчас читают

Лукашенко назвал требования и претензии к Литве: альтернативное правительство, хоругви, порт, машины для Зимбабве, санаторий67

Лукашенко назвал требования и претензии к Литве: альтернативное правительство, хоругви, порт, машины для Зимбабве, санаторий

Все новости →
Все новости

Мьянма вышла в мировые лидеры по производству метамфетамина и опиума4

В молоке от «Молочного мира» заметили черный осадок на дне8

Вынесли жесткий приговор политзаключенной художнице Оксане Шаляпиной4

Российская неонацистка, отсидевшая 16 лет за убийство адвоката и журналистки: Он напрашивался своими взглядами на чеченскую кампанию17

Скандальные котлеты из грузинского магазина оказались действительно белорусскими. «Клювов, лап и хвостов» внутри не нашли5

Зеленский: Мирный план США сократили с 28 до 20 пунктов, но у Трампа свое видение14

В Барановичах в декабре зацвел шиповник ФОТОФАКТ2

Кто захочет создать своё ядерное оружие, если американцы предадут Украину13

Домрачева готова возглавить сборную Беларуси. Но при одном условии3

больш чытаных навін
больш лайканых навін

Лукашенко назвал требования и претензии к Литве: альтернативное правительство, хоругви, порт, машины для Зимбабве, санаторий67

Лукашенко назвал требования и претензии к Литве: альтернативное правительство, хоругви, порт, машины для Зимбабве, санаторий

Главное
Все новости →

Заўвага:

 

 

 

 

Закрыць Паведаміць