К экономике, основанной на биотехнологиях
Сегодняшняя экономика, основанная на ископаемых, приводит к чистому увеличению выбросов CO2 в атмосфере Земли и является основной причиной глобального изменения климата.
Чтобы противостоять этому, необходим переход к экономике замкнутого цикла и биотехнологии. Древесная биомасса может сыграть решающую роль в такой экономике, основанной на биологии, поскольку она служит возобновляемым и углеродно-нейтральным ресурсом для производства многих химических веществ.
К сожалению, присутствие лигнина препятствует переработке древесины в продукты на биологической основе.
Проф.
Воут Бурьян (VIB-UGent): «Несколько лет назад мы провели полевые испытания тополей, которые были разработаны для производства древесины, содержащей меньше лигнина. Большинство заводов продемонстрировали значительное повышение эффективности обработки для многих возможных применений.
Обратной стороной, однако, было то, что снижение уровня лигнина, достигнутое с помощью технологии, которую мы тогда использовали – интерференции РНК, – было нестабильным, и деревья стали менее высокими."
Новые инструменты
Не испугавшись, исследователи начали искать решение.
Они использовали новейшую технологию CRISPR / Cas9 в тополе, чтобы стабильно снизить количество лигнина, не вызывая снижения урожайности биомассы. Другими словами, деревья росли так же хорошо и такими же высокими, как и деревья без генетических изменений.
Доктор. Барбара Де Мистер (VIB-UGent): «Тополь – диплоидный вид, то есть каждый ген присутствует в двух копиях. Используя CRISPR / Cas9, мы внесли специфические изменения в обе копии гена, который имеет решающее значение для биосинтеза лигнина.
Мы инактивировали одну копию гена и только частично инактивировали другую. Полученная линия тополя показала стабильное снижение количества лигнина на 10% при нормальном росте в теплице. Эффективность обработки древесины из искусственных деревьев повысилась на 41%."
Доктор.
Рубен Ванхольм (VIB-UGent): «Мутации, которые мы ввели с помощью CRISPR / Cas9, аналогичны тем, которые спонтанно возникают в природе. Преимущество метода CRISPR / Cas9 заключается в том, что полезные мутации могут быть непосредственно введены в ДНК высокопродуктивных сортов деревьев всего за долю времени, которое потребовалось бы при классической стратегии селекции."
Применение этого метода не только ограничивается лигнином, но также может быть полезно для создания других признаков у сельскохозяйственных культур, обеспечивая новый универсальный инструмент селекции для повышения продуктивности сельского хозяйства.