植物生物质,提供对多个产品,包括燃料,饲料,食品和各种材料的可再生资源。在本文中,我们探讨烟草树( 粉蓝烟草 )和杨树为适合来源的生物炼制管线的属性。
用于食品,饲料,能源和水资源的全球需求带来的后代寻常的挑战。显而易见的是,健壮平台为可再生资源的勘探是必要的,以克服这些挑战。在多国框架MultiBioPro我们正在开发的生物精炼厂的管道,以最大限度地利用植物生物量。具体而言,我们使用杨树和烟草树( 粉蓝烟草 )作为目标作物品种改善糖化,异戊二烯,长链烃含量,纤维品质和木栓质和木质素含量。用于获得这些输出的方法包括GC-MS,LC-MS和RNA测序平台。代谢物管线完善的工具来生成这些类型的数据,但也有只有充分表征代谢物的限制都可以使用。深测序将使我们能够包括所有笔录在烟草树的叶子发育阶段存在,但ħ以被映射回烟草的序列。有了这些设置窗口,我们的目标是一个基本的了解的基本流程,并在建立工业框架,利用这个结果。在一个更长远的角度来看,我们认为,这里所产生的数据提供装置,用于利用杨树和烟草树为原料可持续生物炼制过程。迄今为止代谢物的基础水平的样本中进行了分析,并利用该协议本文中提供。
人口和经济增长造成了对食物,水和燃料的需求不断增加。许多这些用品的生产,加工和利用有限的矿物化手段,如石油输送。它是,但是,显然,这种做法是不可持续的,因此可替代资源的发展将具有十分重要的意义1。许多可再生资源,在不同程度上,当前正被利用,包括风,水运动,太阳能,地热能和波浪为主的能源来源。另一种可持续的,主要是未开发的资源是来自植物的生物量。这个资源还提供了一个非常符合成本效益的方法来转换太阳能所产生的能量转化成燃料2。除了提供生物基燃料,植物生物量还提供了替代产品,包括塑料,洗涤剂和有价值化学品的独特机会。
植物细胞壁,这在很大程度上是由基于糖的聚合物,麦的es了植物的生物量的主要大宗,目前正在投入了大量精力在其高效转化为生物乙醇。余下的生物质可随后被加工成沼气和石油相关的产品3。大部分的多年生植物,包括各种草和树木,产生大量的纤维素生物质的一般生长最好在温带地区。然而,土地面积约20%,属半干旱,因此也容易发生旱灾4。显然,这将是感兴趣的也培养这些干旱地区的植物,可以有效地促进可持续能源生产和材料。这些植物需要有一个最佳的水分利用效率和抗旱性,并会包括烟草树( 粉蓝烟草 ),从龙舌兰属的物种。
该MultiBioPro财团的目标是实现一个集成的生物精炼厂的管道,使用两个重要的CR运种,杨树和烟草树。杨树已成为一个有前途的生物燃料作物,因为它是生长速度快,容易无性繁殖和高度适应广泛的气候和土壤条件。它还提供了一个广泛的木材,纤维,燃料木材和其他林产品5。烟草树也成为一个合适的植物的生物燃料和生物炼制的目的。它通常会产生相当大量的生物质,含有大量的非结构性碳水化合物6的,也有积累大量的易于提取的非食用油脂(包括长链C 29-C 31饱和烃和三萜类),适合在生物柴油罕见的能力生产。烟草树,而且,服从遗传改良,具有较高的发芽能力,并愉快地在不用于食品生产半干旱地区土壤中生长。因此,似乎这两个杨树和烟草树具有内在潜力MULTIPurpose作物, 即作为新的高价值原料为一体的生物基工业。在本文中,我们着重于方法多样化辨别烟草树存款有多长链烃。
在试图确定负责对烟叶的饱和长链烃的生产和分泌潜在的分子机制,我们应用基础的技术现代的“组学”。这包括发育叶系列(10级)的RNA序列,以及多平台代谢物谱方法,使用LC-和GC-MS(用于极性和非极性代谢物和脂质组学)。这些数据将用于挖掘的基因表达,与相关联,或者先于,上文所述的分子的生物合成的起始。出现这些努力有希望的基因和途径,将用于在模式植物拟南芥功能测试,并可能最终将服从于TOB生物技术工程ACCO树。
这里介绍的协议提供了一个全面的框架来分析烟草树叶的代谢物和成绩单。根据设想,这些联合的努力应该为我们提供了新的见解的碳氢化合物和目前在这个组织中的高价值化合物的合成和挤出相关的进程。因此,这些方法应该给我们怎样的化合物被合成一个更好的理解。除了烟草树方面的工作,目的也是为了提高杨树生物量,特别是针对次生壁结构的木质化,更要研究我们是否可以使用树皮提取有价值的化合物。
在本文提出的方法是标准化的方法代谢物谱稍作修改。这些方法当然不限于已知的代谢概况,并且有可能是几个新的代谢峰可能为瓦特以下方式获得HICH无化合物是已知的。我们希望通过合并代谢产物和成绩单在发育的时间序列行为把这些化合物在上下文中的其他代谢产物。
没有这里介绍的方法,从方法通常用于植物材料的显著改变。有趣的方面在于相结合的方法来理解主要是长链烃的生产和改装烟草树叶的底层框架。一种用于获得该信息的关键步骤是在不同的数据类型的随后的结合。我们设想,将数据作为第一评价的基础上,代谢/转录在发展,而这些数据将被用于推断的转录与代谢物的行为,并且还可能分配某些代谢产物途径的行为将被划分为不同的簇。另外,更复杂的基于网络的分析,然后设想吨Ø利用因果关系。
这里提出的分析方案也将提供现场试验和工业开发的生物质的基础。要做到这一点,MultiBioPro财团包含几个工业合作伙伴有能力进一步开拓生物质,目的是提供生物柴油,生物乙醇和其他高价值的化合物。这些类型的生物质利用,将根据评估; (1)测试生产生物产品的稳定性和质量(典型的工业标准测试将进行,以确保产生的产品具有良好的市场价值),(2),这些技术的经济,社会和环境评估将被执行采用文献资料,访谈,并且是在现场试验和试点生物精炼厂产生的评估材料。这些活动将包括成本效益和生命周期分析,环境卷宗和市场以及商务的产生SS策略。我们认为,这条管道将成为学术界的一个有用的融合,应用科学和工业开发,进一步杨树和烟草树生物质能消费的终端产品。
The authors have nothing to disclose.
MultiBioPro要感谢下面的人谁也有助于项目:多米尼克·斯温顿(绿色燃料),托马斯·洛厄里(绿色燃料),山姆Buekenhout(CAPAX)和西尔维亚Drouven(CAPAX)。
Name | Company | Catalog number | Comments |
Trizol reagent | Invitrogen | 15596-026 | |
Chloroform | Merck | 102445 | |
Ethanol | Merck | 101986 | |
Rneasy Mini Kit | Qiagen | 74104 | |
TURBO Dnase | Invitrogen | AM2238 | |
RNA 6000 Nano Kit | Agilent | G2938-90034 | |
2100 Electrophoresis Bioanalyzer | Agilent | G2939AA | |
1.5 ml and 2 ml safe-lock tubes | Eppendorf | 0030 120.086, 0030 120.094 | |
Steel balls | Geyer Berlin GmbH | VA2mm | |
Mixer mill MM 300 | Retsch | YO-04182-09 | |
Microcentrifuge | Eppendorf | 5424 |