據法國《費加羅報》網(wǎng)站7月14日報道，在談到樹(shù)木時(shí)，美國北卡羅來(lái)納州立大學(xué)教授、生物化學(xué)家魯道夫·巴蘭古毫不掩飾贊賞之意：“它們的壽命非常長(cháng)，有時(shí)長(cháng)達幾個(gè)世紀，遭受各種規模的氣候變化，而經(jīng)歷所
? 有這些的同時(shí)，樹(shù)木還一直停留在同一個(gè)地方：這種物理和化學(xué)上的韌性令人難以置信。只有一點(diǎn)麻煩的是，當把樹(shù)木制作成紙或尿布時(shí)，它的特性會(huì )使過(guò)程復雜化。”
? 作為Crispr基因編輯技術(shù)開(kāi)拓者之一的這位法國研究員認為已經(jīng)找到了上述問(wèn)題的解決辦法。在《科學(xué)》7月13日發(fā)表的一篇研究文章中，他的實(shí)驗室以及他的同事、遺傳學(xué)家杰克·王宣布已培育出有可能提高林業(yè)部門(mén)經(jīng)濟生產(chǎn)力的楊樹(shù)，同時(shí)減少其生態(tài)足跡。
? 這一挑戰的核心部分是木質(zhì)素。它與纖維素和半纖維素一起，是構成木材的三種主要成分之一，使木材具有聞名的堅固性。但要把松樹(shù)或楊樹(shù)變成紙，就必須把它提取出來(lái)。盡管取得了一些進(jìn)展，但這一過(guò)程仍然需要將其加熱到170攝氏度，并使其受到堿或硫的侵蝕，產(chǎn)生大量的廢物。2021年，在開(kāi)采的約17億噸原材料中，有一半產(chǎn)生了廢料，包括高污染的黑液。
? 最近20年來(lái)，遺傳學(xué)家們強調了許多基因在這種木質(zhì)素生產(chǎn)中的作用。但為了優(yōu)化配方，北卡羅來(lái)納州立大學(xué)的團隊使用了兩種有用的工具。首先是人工智能：研究人員要求一個(gè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )，利用杰克·王的實(shí)驗室已經(jīng)積累的對21個(gè)目的基因的認知，檢查了大約7萬(wàn)個(gè)可能的突變組合。
減少至少15%的木質(zhì)素，但也改變其成分，使其抵抗力降低，同時(shí)增加碳水化合物的含量：上述三項限制首先催生了347種生物信息組合。通過(guò)進(jìn)一步提高他們的需求，研究人員最終選擇了七種策略，通過(guò)同時(shí)修改4到6個(gè)基因，木質(zhì)素可以減少35%。
? 巴蘭古強調：“但計算機預測只有在得到實(shí)際證實(shí)的情況下才有價(jià)值。”這一次，是在Crispr基因編輯技術(shù)的幫助下，從電腦轉化為實(shí)驗室數據然后又在溫室中試驗。禁用某些基因、減少其他基因的表……這七種策略導致了147個(gè)品系的生產(chǎn)和種植。
? 經(jīng)過(guò)6個(gè)月的生長(cháng)，大約3米高的一種新型的毛果楊給出了結果。木質(zhì)素方面取得了巨大成功：木質(zhì)素減少可達50%。其有著(zhù)令人鼓舞的物理表現，木材的彈性和密度沒(méi)有或幾乎沒(méi)有變化。相反，70%的品系的尺寸顯著(zhù)下降，這可能會(huì )影響產(chǎn)量。巴蘭古總結說(shuō)：“因此，我們將關(guān)注剩下的30%。”
這涉及宣布的目標之一：提高產(chǎn)量。對整個(gè)過(guò)程的經(jīng)濟模型得出的結論是，木材中木質(zhì)素的減少將使同樣的工廠(chǎng)能夠多處理40%的紙漿，并使紙漿生產(chǎn)更多的纖維。論文作者們稱(chēng)預期的收益——至少是原來(lái)的3倍——是“驚人的”。他們保證說(shuō)，更好的一點(diǎn)是，這一過(guò)程將大大減少污染物，并減少20%的造紙工業(yè)的碳足跡。
? 作為Crispr基因編輯技術(shù)開(kāi)拓者之一的這位法國研究員認為已經(jīng)找到了上述問(wèn)題的解決辦法。在《科學(xué)》7月13日發(fā)表的一篇研究文章中，他的實(shí)驗室以及他的同事、遺傳學(xué)家杰克·王宣布已培育出有可能提高林業(yè)部門(mén)經(jīng)濟生產(chǎn)力的楊樹(shù)，同時(shí)減少其生態(tài)足跡。
? 這一挑戰的核心部分是木質(zhì)素。它與纖維素和半纖維素一起，是構成木材的三種主要成分之一，使木材具有聞名的堅固性。但要把松樹(shù)或楊樹(shù)變成紙，就必須把它提取出來(lái)。盡管取得了一些進(jìn)展，但這一過(guò)程仍然需要將其加熱到170攝氏度，并使其受到堿或硫的侵蝕，產(chǎn)生大量的廢物。2021年，在開(kāi)采的約17億噸原材料中，有一半產(chǎn)生了廢料，包括高污染的黑液。
? 最近20年來(lái)，遺傳學(xué)家們強調了許多基因在這種木質(zhì)素生產(chǎn)中的作用。但為了優(yōu)化配方，北卡羅來(lái)納州立大學(xué)的團隊使用了兩種有用的工具。首先是人工智能：研究人員要求一個(gè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )，利用杰克·王的實(shí)驗室已經(jīng)積累的對21個(gè)目的基因的認知，檢查了大約7萬(wàn)個(gè)可能的突變組合。
減少至少15%的木質(zhì)素，但也改變其成分，使其抵抗力降低，同時(shí)增加碳水化合物的含量：上述三項限制首先催生了347種生物信息組合。通過(guò)進(jìn)一步提高他們的需求，研究人員最終選擇了七種策略，通過(guò)同時(shí)修改4到6個(gè)基因，木質(zhì)素可以減少35%。
? 巴蘭古強調：“但計算機預測只有在得到實(shí)際證實(shí)的情況下才有價(jià)值。”這一次，是在Crispr基因編輯技術(shù)的幫助下，從電腦轉化為實(shí)驗室數據然后又在溫室中試驗。禁用某些基因、減少其他基因的表……這七種策略導致了147個(gè)品系的生產(chǎn)和種植。
? 經(jīng)過(guò)6個(gè)月的生長(cháng)，大約3米高的一種新型的毛果楊給出了結果。木質(zhì)素方面取得了巨大成功：木質(zhì)素減少可達50%。其有著(zhù)令人鼓舞的物理表現，木材的彈性和密度沒(méi)有或幾乎沒(méi)有變化。相反，70%的品系的尺寸顯著(zhù)下降，這可能會(huì )影響產(chǎn)量。巴蘭古總結說(shuō)：“因此，我們將關(guān)注剩下的30%。”
這涉及宣布的目標之一：提高產(chǎn)量。對整個(gè)過(guò)程的經(jīng)濟模型得出的結論是，木材中木質(zhì)素的減少將使同樣的工廠(chǎng)能夠多處理40%的紙漿，并使紙漿生產(chǎn)更多的纖維。論文作者們稱(chēng)預期的收益——至少是原來(lái)的3倍——是“驚人的”。他們保證說(shuō)，更好的一點(diǎn)是，這一過(guò)程將大大減少污染物，并減少20%的造紙工業(yè)的碳足跡。
? 曾開(kāi)展過(guò)此類(lèi)研究的法國研究員吉勒·皮拉特贊揚說(shuō)：“他們取得的成果讓人印象深刻。但他們還必須在實(shí)地予以確認。”樹(shù)木將可能受到不利天氣和生物條件的限制，要抵御大風(fēng)、寒冷、炎熱和害蟲(chóng)等等。巴蘭古解釋說(shuō)：“這也是我們不想過(guò)于降低木質(zhì)素水平的原因。我們保持了其他楊樹(shù)品種或其他物種中木質(zhì)素的比例。”該研究團隊警告說(shuō)，新的研究階段需要數年時(shí)間。在監管限制和樹(shù)木生長(cháng)時(shí)間之間，“根據不同物種”，他設想的商業(yè)化時(shí)間在最好的情況下是13至25年。在楊樹(shù)之后，他的團隊已經(jīng)在研究松樹(shù)和桉樹(shù)等造紙工業(yè)的其他寵兒。它們同樣也會(huì )經(jīng)過(guò)Crispr技術(shù)編輯。
? 得到2020年諾貝爾獎的這一技術(shù)已經(jīng)改變了生物學(xué)實(shí)驗室?，F在，它受到尋找新療法的醫生和農學(xué)家的青睞，他們相信農業(yè)的未來(lái)在于這種修改基因組的新技術(shù)。樹(shù)木可以為此提供一個(gè)新的技術(shù)應用場(chǎng)景。
