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(下）
2023-07-30 09:50阅读：
呈红色的CRISPR改性杨木(I)与野生杨木(r)。图片来源：北卡罗来纳州立大学杨晨敏提供
杨树新品种的选育
根据这七种策略，研究人员使用CRISPR基因编辑产生了174个杨树品系。在北卡罗来纳州的温室里生长了六个月后，对这些树木的检查显示，一些品种的木质素含量减少了50%，而另一些品种的C-L比例增加了228%。
改进纤维生产的多基因编辑
有趣的是，研究人员表示，在进行了四到六次基因编辑的树木中，木质素的减少更为显著，尽管进行了三次基因编辑后的树木显示木质素减少高达32%。单基因编辑根本没有大大降低木质素含量，这表明使用CRISPR进行多基因改变可以在纤维生产中带来优势。
对纸浆生产的影响
该研究还包括
复杂的纸浆生产厂模型，这些模型表明，降低树木中的木质素含量可以提高纸浆产量，并减少所谓的黑液，这是制浆的主要副产品。这可以帮助工厂将可持续纤维的产量提高40%。
气候影响和未来措施
最后，如果在工业规模的树木中实现木质素减少和C/L和S/G比率增加，纤维生产中发现的效率可以将与纸浆生产相关的温室气体减少20%。
林木是地球上最大的生物碳汇，在遏制气候变化的努力中至关重要。它们是我们生态系统和生物经济的支柱。在北卡罗来纳州，林业为当地经济贡献了350多亿美元，并提供了约140000个就业机会。
王说：“在我们的自然资源日益受到气候变化的挑战，需要用更少的土地生产更可持续的生物材料之际，多重基因组编辑为提高森林的恢复力、生产力和利用率提供了一个非凡的机会。”王是北卡罗来纳州立大学森林生物技术小组助教兼主任，也是该论文的共同通讯作者。
接下来的步骤包括继续进行温室测试，看看经过基因编辑的树木与野生树木相比表现如何。稍后，该团队希望利用实地试验来衡量基因编辑的树木是否能够在受控的温室环境之外应对户外生活带来的压力。
走向可持续的未来
研究人员强调了促成这项研究的多学科合作的重要性，包括三所北卡罗来纳州立大学、多个系、北卡罗来纳州立植物科学倡议、北卡罗来纳州分子教育、技术和研究创新中心（METRIC）以及合作大学。
该论文的第一作者、北卡罗来纳州立大学博士后学者Daniel
Sulis说：“一种将遗传学、计算生物学、CRISPR工具和生物经济学相结合的跨学科树木育种方法，极大地扩展了我们对树木生长、发展和森林应用的知识。”“这种强大的方法改变了我们解开树木遗传学复杂性的能力，并推出了综合解决方案，可以改善生态和经济上重要的木材特性，同时减少纤维生产的碳足迹。”
在北卡罗来纳州立大学植物科学和林业领域长期创新的基础上，巴兰古和王创建了一家名为TreeCo的初创公司，以推动CRISPR技术在林木中的应用。这项由北卡罗来纳州立大学教员领导的合作旨在将树木遗传见解与基因组编辑的力量相结合，以培育一个更健康、更可持续的未来。
