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科技日报--CRISPR基因编辑用于构建可持续纤维生产的更好林木(上)

2023-07-29 10:44阅读:
题记:基因编辑技术不仅仅是改变了树木,进而降低了木质素的成分、提高了碳水化合物的含量,而且也改变了造纸业的生产,达到了低排放、低能耗,从而使纤维的生产达到了可持续化。这是一项对于创建友好环境、缓解气候变化都利好的技术;小小的基因,经过了CRIPR这把剪刀的修剪,就能完成一个大的创举!
科技日报--CRISPR基因编辑用于构建可持续纤维生产的更好林木(上)
北卡罗来纳州立大学的研究人员利用CRISPR技术培育出木质素含量降低的杨树,从而实现更高效、可持续的纤维生产。他们的工作可以彻底改变纸浆和造纸行业,同时减少其碳足迹。他们成立了一家名为TreeCo的初创公司,以继续这项创新工作。
北卡罗来纳州立大学(NC State)的研究人员成功地应用CRISPR基因编辑技术培育出木质素水平降低的杨树,这是可持续生产木纤维的重要障碍。这项研究发表在《科学》杂志上,为更高效、环保的纤维生产提供了潜力。这些发现有望使从纸张到尿布的纤维生产更环保、更便宜、更高效。

CRISPR的力量


在北卡罗来纳州立大学CRISPR先驱Rodolphe Barrangou和树木遗传学家Jack Wang的领导下,一组研究人员使用预测建模设定了降低杨树中木质素水平、提高碳水化合物与木质素(C/L)比率以及提高两种重要木质素构建基块(丁香基与愈创木酚S/G)的比率的目标。巴兰古和王说,这些综合的化学特性代表了纤维生产的最佳点。


“我们正在使用CRISPR来建设一个更可持续的森林,”北卡罗来纳州立大学Todd R.Klenhammer食品、生物加工和营养科学杰出教授、该论文的共同通讯作者Barrangou说。CRISPR系统提供了编辑不仅仅是单个基因或基因家族的灵活性,从而使木材性能得到了更大的改善。”
科技日报--CRISPR基因编辑用于构建可持续纤维生产的更好林木(上)
CRISPR修饰的杨树(I)和野生杨树生长在北卡罗来纳州的温室中。图片来源:北卡罗来纳州立大学杨晨敏

实现最佳基因编辑策略


该团队利用机器学习模型对近70,000种不同的基因编辑策略进行了预测和排序,这些策略针对21个与木质素生产相关的重要基因,其中一些基因一次改变多个基因。这一过程确定了347项策略;其中99%以上的策略至少针对三个基因。


从中,研究人员选择了建模建议的七种最佳策略,这些策略将使树木达到化学最佳点——木质素比野生或未经修饰的树木少35%;碳水化合物与木质素(C/L)比野生树木高出200%以上;丁香基与愈创木酚(S/G)比率也比野生树木高出200%以上;以及与野生树木相似的树木生长率。

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