Növények mint növények: A gén a terményt műanyaggyárakká alakíthatja

Növények mint növények: A gén a terményt műanyaggyárakká alakíthatja
Növények mint növények: A gén a terményt műanyaggyárakká alakíthatja
Anonim

WEST LAFAYETTE, Ind. – A tudósok találtak egy gént, amely lehetővé teszi a növények számára, hogy anyagokat csomagoljanak és tároljanak sejtjeikben – ez a felfedezés megnyithatja az ajtót az új típusú műanyagok növényi anyagokból történő előállításához.

Clint Chapple, a Purdue Egyetem biokémia professzora és Knut Meyer, a DuPont and Co.-tól klónoztak egy gént az Arabadopsis közönséges laboratóriumi növényből, amely lehetővé teszi az anyagok számára, hogy műanyagot állítsanak elő a növényekben anélkül, hogy károsítanák a növény egészségét.

A gén monomerek előállítására való felhasználására vonatkozóan szabadalmi bejelentést nyújtottak be, amelyben mind Purdue, mind a DuPont rendelkezik jogokkal. Chapple 2001-ben a Purdue School of Agriculture Agrárkutatói Díját is megkapta munkájáért.

Jelenleg kőolajból szinte minden műanyagot gyártanak; Alapanyagként vagy oldószerként is használják festékekben, háztartási és ipari vegyszerekben, valamint sok ezer más alkalmazásban.

De a kultúrnövények, például a kukorica vagy a szójabab magában rejti a lehetőséget olyan növények létrehozására, amelyek kiindulási anyagokat biztosítanak a már meglévő műanyagok előállításához, valamint új, soha nem látott tulajdonságokkal rendelkező műanyagok előállításához – mondja Chapple.

A műanyagokat kőolajból származó vegyületek láncainak előállításával állítják elő. A tudósok ezeket a láncokat polimereknek nevezik, a láncot alkotó egyes molekulákat pedig monomereknek.

Az egyik ok, amiért a tudósok érdeklődnek a műanyagok növényekből történő előállítása iránt, az az, hogy a növények elképesztően sokféle vegyületet termelnek, amelyek felhasználhatók műanyagok monomerjeihez.

„Történelmileg korlátozta a kőolajból előállítható polimerek száma” – mondja Chapple.

A növények is sokkal sokoldalúbbak, mint a kőolaj.

„A növények valóban elképesztő vegyi gyárak, amelyek elképesztően sok érdekes vegyszert állítanak elő” – mondja Chapple. „Ezt a képességet a genomika segítségével a vegyületek előállításához szükséges gének azonosítására, illetve a biotechnológia felhasználásával kiaknázhatjuk. helyezze be a géneket a haszonnövényekbe.”

Eddig azonban az volt a probléma, hogy a növényeket arra próbálták rávenni, hogy elegendő mennyiséget állítsanak elő ezekből az anyagokból ahhoz, hogy az egész folyamat gazdaságilag életképes legyen, mondja. „Bár a kőolajkészletek végesek, a kőolaj sokkal olcsóbb forrása a műanyag monomereknek.”

Szerencsére a növények már rendelkeznek módszerekkel nagy mennyiségű vegyületek előállítására és tárolására, amelyek segítenek megvédeni őket a rovaroktól, a betegségektől és a napfény ultraibolya sugárzásától. Ezt úgy teszik, hogy a molekulákat más molekulákkal kombinálják (vagy a tudósok által kedvelt kifejezést használva, konjugálnak), hogy a vegyület stabil, oldható formáit állítsák elő, amelyek kis struktúrákban, úgynevezett vakuólumokban tárolódnak a sejtekben.A vakuolák elkülönítik a vegyületet a növényben zajló többi biokémiai folyamattól.

„Most klónoztunk egy gént, amely olyan enzimet termel, amely részt vesz ezeknek a vegyületeknek a növényekben való konjugálásában” – mondja Chapple.

A projekt a DuPont „Növények mint növények” kezdeményezés része. „A DuPont érdekelt abban, hogy új műanyagokat és más termékeket haszonnövényekből állítson elő” – mondja Chapple. „De ha ezt teszi, meg kell győződnie arról, hogy biztonságosan, nagy koncentrációban tárolhatóak a vakuolában.”

Meyer szerint a DuPont egy polimereket gyártó cégnek tekinthető, és folyamatosan új monomereket keres új műanyagok gyártásához.

„A DuPont nejlont és sok kapcsolódó terméket gyárt” – mondja. „Bizonyos monomereket azonban nehéz kőolajból hagyományos kémiával előállítani, ezért a növényekben magasabb mennyiségben előállított monomereket vizsgáljuk. Dr. Chapple munkája segít stabilizálni ezeket a monomereket a növényekben, és magasabb szinten termelni őket."

Meyer szerint a DuPont genetikailag módosított mikrobák és növények felhasználását vizsgálja monomerek előállítására. Például a DuPontnak van egy olyan projektje a befejezéshez közeledve, amely az E. coli baktériumot használja a monomer előállítására egy olyan típusú műanyaghoz, amelyet többek között szőnyegszálakban használnak.

A növények azonban vonzóbb vegyi gyárak, mint a mikrobák, mert olcsóbbak lehetnek.

„A növényekben rejlő előny az, hogy ingyenesen jut hozzá a tápanyaghoz – a szén-dioxid és a napfény ott van a növények számára” – mondja Meyer. „A mikrobákkal viszont nagy tőkebefektetést igényel, mert gyárakat kell építenie, hogy előállítsa és táplálja őket.”

Mivel a növények nagyon sokféle természetes terméket állítanak elő, Chapple szerint hamarosan olyan új termékek jöhetnek létre, amelyekről jelenleg nem is gondolnak.

„Gondolkodjunk egy kicsit kreatívabban” – mondja Chapple. „Előfordulhat, hogy a jövőben is polietilént használunk egyes műanyagok előállításához.De lehet, hogy olyan speciális tulajdonságokkal rendelkező műanyagokat fejleszthetünk ki, hogy új felhasználási módokat találunk nekik. Talán pontosan ez a megfelelő vegyület a szintetikus szívbillentyűkben vagy például a sugárhajtású repülőgépek alkatrészeiben. Nagyon izgalmas belegondolni, hogy mi lehet ez a kutatás.”

Kapcsolódó webhelyek:

Purdue genomikai háttérkészítő webhely:

A Chapple szakmai honlapja:

Dupont:

Népszerű téma

Érdekes cikkek
Rólunk
Olvass tovább

Rólunk

A fishcustomaquariums.com webhelyről

Kapcsolatok
Olvass tovább

Kapcsolatok

A fishcustomaquariums.com oldal elérhetőségei

A fishcustomaquariums.com adatvédelmi irányelvei
Olvass tovább

A fishcustomaquariums.com adatvédelmi irányelvei

A fishcustomaquariums.com adatvédelmi irányelvei