211service.com
Svampgener hjälper till att förvandla gräs till etanol
Gener som kopierats från en vanlig svamp skulle kunna förenkla produktionen av etanol från rikliga material som gräs och träflis, en utveckling som en dag kan hjälpa etanol att konkurrera med bensin.
Transportörerna: Svampproteiner som hjälper till att transportera komplexa sockerarter för matsmältningen kan ses på den här bilden av jäst. Transportörproteinerna har märkts med ett grönt fluorescerande protein.
Forskare har tagit gener från en svamp som växer på gräs och döda växter och transplanterat dem till jäst som redan används för att omvandla socker till etanol. Generna låter jästen jäsa delar av växter som den normalt inte kan smälta, vilket potentiellt effektiviserar produktionen av etanol.
Det är bara en mer effektiv process, säger Jamie Cate , en biolog vid University of California, Berkeley och vid Lawrence Berkeley National Laboratory. Att raka av varje krona man kan skulle kunna få den att konkurrera med oljan, säger Cate som lett arbetet.
Det mesta av etanol framställs med enkla sockerarter, som glukos som härrör från majskärnor eller sockerrör. Etanolproducenter skulle vilja använda glukos från mer rikliga källor, såsom majsskal och -stjälkar, växelgräs, träavfall och andra tuffa växtmaterial. Men de växtdelarna är gjorda av cellulosa, en kolhydrat byggd av långa kedjor av sockerarter. För att jäst ska kunna producera etanol av dessa material måste de komplexa kolhydraterna först brytas ner till mycket enkla sockerarter, en process som tar tid och normalt kräver tillsats av dyra enzymer.
Med den nya tekniken skulle etanoltillverkare inte längre behöva bryta ner cellulosa till enkla sockerarter. Istället skulle de bara behöva bryta ner cellulosa till ett mellanmaterial som kallas cellodextrin. Den modifierade jästen kan arbeta med detta, istället för att vänta på att den ska brytas ner hela vägen till glukos, vilket tar bort steg som kostar tid och pengar.
Jäst tar en enkel molekyl som glukos och smälter den som mat och producerar alkohol som en biprodukt. Berkeley-forskarna, tillsammans med en kollega från kinesiska vetenskapsakademin i Tianjin, fann att en suddig apelsinsvamp ringde Neosporer som växer på döda växtmaterial producerar två olika proteiner som hjälper till att transportera mer komplexa cellulosamolekyler in i celler för matsmältning. Dessutom fann de att svampen producerar ett enzym som kan hjälpa till att ytterligare bryta ner dessa molekyler. Forskarna pored sedan genom genomet av en Neosporer för att hitta generna som är ansvariga för dessa förmågor
Lee Lynd , en miljöingenjör vid Dartmouth, säger att konceptet med att konstruera sockerjäsande mikrober så att de också producerar enzymer anses allmänt vara den mest lovande metoden för att omvandla cellulosamaterial till etanol. Många forskare arbetar med att konsolidera etanolbearbetningsstegen, säger han, och några har uppnått bättre resultat i vissa delar av processen. Men Lynd säger att det är första gången, så vitt han vet, som någon har klonat dessa transportörer.
Dessa framsteg är relevanta, visar i princip löftet om tekniska mikrober för förbättrad biomassabearbetning och kan användas kommersiellt, säger Lynd. Framstegen är dock inte möjliggörande i sig och utgör ett relativt tidigt steg på en lång väg.
Tekniken behandlar inte mycket av bearbetningen som är involverad i etanolproduktion. Etanoltillverkare skulle fortfarande behöva använda enzymer för att bryta ner cellulosan till ett mellanstadium som kallas cellodextrin. Men jästen kan arbeta med detta, istället för att vänta på att den ska brytas ner hela vägen till glukos, och ta bort steg som kostar tid och pengar.
För sin forskning använde gruppen en stam av jäst som vanligtvis studeras i laboratorier. Generna kommer att behöva infogas i stammar som föds upp för att klara kraven från industriell etanolproduktion. Forskare vid University of Illinois, en del av Energy Biosciences Institute som finansierade forskningen, kommer att arbeta med det. Under tiden kommer Cate att fortsätta studera Neospora för att se om han kan hitta en ännu bättre kombination av gener. Vi kommer fortfarande att peta och peta på Neospora för att se vilka andra knep det kan ha för oss, säger han.
Det kan dröja fem år innan den modifierade jästen är redo att användas i en etanolfabrik i demonstrationsskala, och kanske ett decennium innan etanol tillverkad på detta sätt hamnar i gastankar, säger Cate. Forskare kommer inte att veta på ett tag hur mycket av en ökning av avkastningen den modifierade jästen kommer att ge förrän den har prövats i en produktionsmiljö.
Vi gör en 10 till 20 procents förbättring, andra företag gör en 10 till 20 procents förbättring av sina enzymer, och helt plötsligt har vi sänkt kostnaden där det kan börja bli konkurrenskraftigt med olja, säger Cate.