Breaking News

Breaking

Post Top Ad

Your Ad Spot

Wednesday, March 9, 2022

يكتشف علماء الطاقة الحيوية المسار الجيني لتحسين معالجة الوقود الحيوي

يكتشف علماء الطاقة الحيوية المسار الجيني لتحسين معالجة الوقود الحيوي

مرفق أبحاث الدفيئة في مختبر أوك ريدج الوطني المستخدم في تطوير محاصيل الطاقة الحيوية المتقدمة. الائتمان: كارلوس جونز / ORNL ، وزارة الطاقة الأمريكية

اكتشف فريق من الباحثين العاملين في مركز ابتكار الطاقة الحيوية (CBI) في مختبر أوك ريدج الوطني مسارًا لتشجيع نوع من تكوين اللجنين في النباتات يمكن أن يجعل معالجة المحاصيل المزروعة لمنتجات مثل وقود الطائرات المستدام أسهل وأقل مكلفة.

ركز الباحثون على C-lignin ، وهو بوليمر موجود في طبقات البذور لبعض النباتات الغريبة. اللجنين ، البوليمر الذي يعطي النباتات صلابة ، هو مصدر جيد للكتل الأساسية والمركبات الكيميائية العطرية اللازمة لإنتاج وقود حيوي نظيف. لكن من الصعب أيضًا معالجة اللجنين ، خاصةً G- و S-lignins الأكثر شيوعًا الموجودة في معظم النباتات.

يحتوي C-lignin على بنية كيميائية خطية أكثر من اللجنين الأخرى ، مما يسهل عملية التفكيك. لقد حدد العلماء الذين يعملون كجزء من CBI ، وهو مركز أبحاث الطاقة الحيوية التابع لوزارة الطاقة الأمريكية ، الآلية الجينية التي تلعب دورًا في تكوين C-lignin المفضل ، كما هو مفصل في تقدم العلم. يأمل العلماء في هندسة محاصيل الطاقة الحيوية لتشكيل C-lignin مع تقييد نمو G / S-lignins ، مما قد يؤدي إلى معالجة حيوية ذات إنتاجية عالية وبأسعار معقولة.

أوضح جيري توسكان ، الرئيس التنفيذي لشركة CBI في شركة ORNL ، أن اللجنين G / S يشكل هياكل بوليمرية تشبه إلى حد كبير شبكة الصيد التي بها فروع ومشابك ، في حين أن C-lignin هو أكثر من سلسلة. “يمكنك أن تتخيل أنه سيكون من الصعب تفكيك شبكة صيد من الخيط الذي ينفتح للتو.”

للمضي قدمًا ، قال توسكان إن الباحثين يريدون هندسة هذا البوليمر في المواد الأولية الأولية لأشجار الحور وعشب التبديل كوسيلة لتسهيل تفكيك جدران الخلايا الخاصة بهم لتحويلها إلى وقود طيران مستدام.

كان معهد BioDiscovery التابع لجامعة شمال تكساس ، وهو شريك CBI ومؤسسة رائدة للمشروع ، يدرس C-lignin لبعض الوقت ، منذ أن اكتشف الباحث الجامعي Fang Cheng لأول مرة تواجدها في طبقات بذور الفانيليا في عام 2011.

“كيف تصنع C-lignin في نبات لا يصنعه عادة؟” سأل ريتشارد ديكسون ، أستاذ الأبحاث المتميز في العلوم البيولوجية في UNT. “لقد تعاملنا مع هذا بطريقتين. إحداهما هي نوع من التجربة والخطأ وعمل بعض التخمينات – وضعها في النباتات التي لا تصنعها بشكل طبيعي ورؤية ما يحدث. والطريقة الأخرى تحاول حقًا فهم كيفية يُصنع C-lignin في نبات يصنعه بشكل طبيعي “.

لاحظ العلماء التحول الكامل إلى C-lignin

قام Chunliu Zhuo ، وهو باحث ما بعد الدكتوراه في UNT ، مؤخرًا باكتشاف جديد حول كيفية قيام النباتات بإنتاج C-lignin أثناء دراسة نبات العنكبوت أو cleome. تصنع Cleome G-lignin في معاطف البذور الخاصة بها لحوالي 12-14 يومًا بعد التلقيح. ثم يتحول إلى صنع C-lignin فقط.

قال ديكسون: “يمكنك أن تتخيل إذا كان cleome يتحول من G-lignin إلى C-lignin في مرحلة ما ، فقد يصنع GC-lignin مختلطًا”. “إنها ليست كذلك. إنها رائعة جدًا. إنها تتحول تمامًا.”

في ORNL ، قام فريق بقيادة Tim Tschaplinski في قسم العلوم البيولوجية بإبلاغ البحث بتحليل تكوين C-lignin على المستوى الجزيئي.

وجد العلماء أن اللبنات الأساسية لكلا النوعين من اللجنين لا تزال في النباتات ، لكن كلاهما لا يتصلان لصنع سلاسل اللجنين – وهي عملية تُعرف باسم . إنها تطفو في الخلايا ولكنها لا ترتبط ببعضها البعض لتكوين G / C-lignin.

“لقد فوجئت تمامًا بلعبات البناء G. وجدنا أنه حتى في وقت لاحق من التطوير ، لم يتم تصنيع أي G-lignin ، ولكن لا يزال هناك قدر كبير من وحدات البناء G حولها. ولا يزال يتم تصنيعها ، “قال Zhuo. “لقد دفعنا ذلك إلى النظر في كيفية قيام النبات بذلك. لماذا يصنع C-lignin فقط عندما يكون هناك الكثير من اللبنات G المجانية حوله؟”

توقع الباحثون أن تكون هناك عملية معقدة تحدث في النبات تتضمن إنزيمات وخطوات متعددة ، ولكن نظرًا لأن التبديل يبدو مفاجئًا وكاملاً للغاية ، فإنهم يعتقدون الآن أن العملية في الواقع أبسط بكثير مما كانوا يعتقدون سابقًا.

قال ديكسون: “نظرًا لأنه يحدث مرة واحدة ، وقد تطور C-lignin مؤخرًا في العديد من أنواع النباتات ، فهذا يعني أنه يجب أن يكون بسيطًا.”

وأشار ديكسون إلى أن “الأمر ليس كما لو أن النباتات طورت فجأة قبل 100 مليون سنة أو 200 مليون سنة ، ولديها الآن جميعًا. “اكتشف Chunliu أنه بمجرد أن يصنع النبات اللبنات C ، سيتم منع تحويل اللبنات الأساسية G إلى اللجنين.”

يطور ديسكفري هدف تحسين محاصيل الكتلة الحيوية

يعتقد الباحثون الآن أن اللبنات الأساسية C-lignin تعمل على منع تكوين سلاسل تحتوي على لبنات بناء G. في فهم هذه الآلية ، يقترب العلماء خطوة واحدة من تطوير المحاصيل باستخدام C-lignin في المقام الأول. إذا كانت العملية بهذه البساطة ، فقد تكون الهندسة أبسط مما كانوا يعتقدون. سيكون عليهم فقط إدخال الجينات التي تعمل على تشغيل C-lignin ، وليس تشغيله ثم تثبيط G-lignin ، وهو ما توقعوه في الأصل.

“إنه يجعلنا أقرب إلى الهندسة مع C-lignin بمعنى أنه يخبرنا بشيء لسنا بحاجة إلى القيام به — شيء لا داعي للقلق بشأنه ، “قال Dixon.

قال توسكان: “حتى هذا الاكتشاف ، كان C-lignin معروفًا كمكون أصغر وأصغر من جزيئات اللجنين الأكبر الموجودة في جدران الخلايا النباتية”. “لم يُنظر إليه مطلقًا على أنه جزء كبير بما يكفي ليكون ذا أهمية تجارية. ولكن الآن ، من خلال إدخال C-lignin في جدران الخلية ، قد نتمكن من تقليل متطلبات الطاقة لعملية التفكيك. ويمثل هذا العمل خطوة من عدة خطوات نحو اقتصاد حيوي قابل للتطبيق اقتصاديًا “.


تم توسيع مجموعة متنوعة من العطريات الوظيفية عن طريق انقسام اللجنين المشترك بين الذرات


معلومات اكثر:
Chunliu Zhuo et al ، التغييرات التنموية في تكوين اللجنين مدفوعة بكل من العرض المونوليجنول وخصوصية اللاكيز ، تقدم العلم (2022). DOI: 10.1126 / sciadv.abm8145

الاقتباس: اكتشف علماء الطاقة الحيوية مسارًا وراثيًا لتحسين معالجة الوقود الحيوي (2022 ، 9 مارس) تم استرداده في 10 مارس 2022 من https://phys.org/news/2022-03-bioenergy-scientists-genetic-pathway-biofuel.html

هذا المستند عرضة للحقوق التأليف والنشر. بصرف النظر عن أي تعامل عادل لغرض الدراسة أو البحث الخاص ، لا يجوز إعادة إنتاج أي جزء دون إذن كتابي. يتم توفير المحتوى لأغراض إعلامية فقط.

No comments:

Post a Comment

Powered by Blogger.

Search This Blog

Post Top Ad