Bitki biyokütle yakıt, yem, gıda ve malzemelerin çeşitli dahil olmak üzere birden fazla ürün için bir yenilenebilir kaynak sunuyor. Bu yazıda tütün ağacı (Nicotiana glauca) ve bir Biorefinery boru hattı için kavak olarak uygun kaynaklarının özelliklerini incelemek.
Gıda, yem, enerji ve su için küresel talebin, gelecek nesiller için olağanüstü zorluklar teşkil etmektedir. Bu yenilenebilir kaynakların keşfi için sağlam platformlar bu zorlukların üstesinden gelmek için gerekli olduğu açıktır. Çokuluslu çerçeve MultiBioPro içinde biz bitki biyokütle kullanımını maksimize etmek Biorefinery boru hatlarını geliştiriyoruz. Daha özel olarak, sakarifikasyon, izoprenoid olan, uzun zincirli bir hidrokarbon içeriği, lif kalitesi ve suberin ve linyin içeriğini geliştirmek için, hedef ekin türü gibi kavak ağacı ve tütün (Nicotiana glauca) kullanın. Bu çıkışlar elde etmek için kullanılan yöntemler, GC-MS, LC-MS ve RNA sıralaması platformlar içerir. Metaboliti boru hatları de bu tür verileri oluşturmak için araçlar kurulmuş, ama aynı zamanda sadece iyi karakterize metabolitleri sınırlamalar kullanılabilir vardır. Derin sıralama hepimizi tütün ağacı yaprağının gelişim evreleri sırasında mevcut transkript, ama h dahil sağlayacakNicotiana tabacum dizisine geri eşlenmesi için. Bu set-up ile, altta yatan süreçleri için temel bir anlayışa ve sonuçları yararlanabilmesi için endüstriyel bir çerçeve kurmayı hedefliyoruz. Daha uzun vadeli bir perspektif içinde, biz burada oluşturulan veri hammadde olarak kavak ve tütün ağacını kullanarak sürdürülebilir Biorefinery işlemi için araç sağlayacağına inanıyoruz. Örneklerde metabolitlerin bazal düzeyde Bugüne kadar analiz edilmiş ve kullanılan protokoller bu makalede verilmektedir.
Nüfus ve ekonomik büyüme gıda, su ve yakıt için artan bir talep neden olmuştur. Bu malzeme çok üretilen, işlenen ve petrol gibi sınırlı fosil-bazlı araçlar kullanılarak taşınır. Bu uygulama sürdürülebilir değildir ve alternatif kaynakların gelişimi bu nedenle büyük önem 1. olacağını, ancak, açıktır. Birçok yenilenebilir kaynaklar şu anda rüzgar, su hareketi, güneş, jeotermal gibi, sömürülen, değişen derecelerde vardır ve temelli enerji kaynaklarını dalga. Başka sürdürülebilir ve büyük ölçüde kullanılmayan kaynak bitkilerden biyokütle olduğunu. Bu kaynak da yakıt 2 içine güneş kaynaklı enerji dönüştürmek için bir çok maliyet etkin bir yol sunar. Apart biyo-bazlı yakıt sağlamasının, bitki biyokütle da plastikler, deterjanlar, ve değerli kimyasallar dahil olmak üzere alternatif ürünleri için benzersiz fırsatlar sunuyor.
Büyük ölçüde şeker esaslı polimerlerden oluşan bitki hücresi duvarı, makbitkinin biyokütle ana bölümünü es ve çok çaba şu anda biyoetanol içine verimli dönüşüm yatırım ediliyor. Kalan biyokütle daha sonra biyogaz ve petrol ürünleri ile ilgili 3 içine işlenmiş olabilir. Selülozik biyokütle büyük miktarlarda üretmek otlar ve ağaçlar da dahil olmak üzere çok yıllık bitki türlerinin, çok tipik ılıman bölgelerde iyi büyür. Ancak, arazi alanının yaklaşık% 20 yarı kurak olduğu, ve dolayısıyla da kuraklık 4 eğilimli. Açıkçası, aynı zamanda etkili bir enerji ve malzeme sürdürülebilir üretime katkıda bulunabilecek bitkilerle bu kurak toprakları yetiştirmek ilgi olacaktır. Bu bitkiler optimum su kullanım verimliliği ve kuraklık direnci ve tütün ağacı (Nicotiana glauca) ve Agave cinsi türler içerir gerekir.
MultiBioPro konsorsiyum iki önemli cr kullanarak, entegre bir Biorefinery boru hattını hayata geçirmeyi hedefliyorop türleri, kavak ve tütün ağaç. Kavak hızlı büyüyor gibi, gelecek vaat eden bir biyoyakıt ürün olarak ortaya kolayca klonal ve iklim ve toprak koşulları geniş bir yelpazede çok iyi adapte oldu. Ayrıca ahşap, fiber, yakacak odun ve diğer orman ürünlerinin 5 geniş bir yelpazede sunmaktadır. Tütün ağacı da biyo-yakıt ve Biorefinery amaçları için uygun bir bitki olarak ortaya çıkmıştır. Tipik olarak biyo-kütlenin önemli bir miktarda üretir, yapısal-olmayan karbohidrat 6 yüksek miktarda içeren ve ayrıca biyodizel için uygun olan (uzun zincir C 29-C 31 doymuş hidrokarbonlar ve triterpenoidler dahil) kolayca çıkarılabilir renk vericiler yağların büyük miktarlarda birikmesine ender yeteneği vardır üretim. Tütün ağacı dahası, genetik iyileştirme mükellef, yüksek çimlenme kapasitesine sahiptir, ve gıda üretimi için kullanılmaz yarı-kurak topraklarda mutlu büyür olduğunu. Bu nedenle, kavak ve tütün ağaç hem MULTIP için içsel potansiyele sahip olduğu görülmektediryani bütünleştirici bir biyo-temelli endüstri için yeni değeri yüksek hammaddelerin yanı urpose bitkileri,. Bu yazıda ne tütün ağaç mevduat uzun zincirli hidrokarbonlar ayırt yaklaşımların farklı sette odaklanmak.
Tütün yapraklarında doymuş uzun zincirli hidrokarbonların üretimi ve salgılanması için sorumlu olan temel moleküler makine belirlemek için bir girişim olarak, teknolojileri göre, modern "omik" uygulanır. Bu gelişimsel bir yaprak serisi (on aşamaları) RNA seq içerir ve multiplatform metabolit profil kullanılarak LC-ve GC-MS (polar ve polar olmayan metabolitleri ve lipidomics için) yaklaşır. Bu veriler, gen ekspresyonu ile ilişkilidir veya bunlardan önce, yukarıda belirtilen moleküllerin biyosentezinin başlangıcı için maden için kullanılacaktır. Bu çalışmaların umut verici görünür Genler ve yollar modeli türleri Arabidopsis fonksiyonel test için kullanılacak ve sonuçta tob biyoteknolojik mühendisliği için mükellef olabiliracco ağacı.
Burada sunulan protokolleri metabolitleri ve transkript için tütün ağaç yaprakları analiz etmek için kapsamlı bir çerçeve sunmaktadır. Bu harcanan çabalar bir arada hidrokarbon ve bu doku içinde mevcut olan yüksek değerli bileşiklerin sentezi ve ekstrüzyon altında yatan süreçlere de yeni ufuklar bize gerektiği öngörülmektedir. Bu nedenle bu yaklaşımlar bize bileşikler sentez edilmektedir nasıl daha iyi bir anlayış vermelidir. Işin tütün ağaç hususlara ek olarak, aynı zamanda özellikle ikincil duvar yapısının Lignifikasyon hedef, ama aynı zamanda değerli bileşiklerin çıkarılması için kabuğu kullanımı olup olmadığını araştırmak için, kavak biyokütle geliştirmek hedeflenmiştir.
Bu çalışmada sunulan yöntemler metaboliti profilleme için standart yöntemlerin hafif değişiklikler vardır. Bu yöntemler tabii bilinen metabolik profilleri ile sınırlı olan ve çok sayıda yeni metabolik tepe w elde edilebilir mümkündürhich hiçbir bileşik bilinmektedir. Biz gelişimsel zaman serisi üzerinde metabolitleri ve transkript davranışını birleştirerek diğer metabolitleri bağlamında bu bileşiklerin koymak umuyoruz.
Burada yer alan yöntemlerin hiçbiri önemli tipik olarak, bitki malzemeleri için kullanılan yöntemler arasında değiştirilir. Ilginç bir yönü, tütün ağaç yaprakları esas olarak uzun zincirli bir hidrokarbon üretimi ve modifikasyonu için temel çerçeve anlamak için yöntemler kombinasyonuna dayanmaktadır. Bu bilgiyi elde etmek için kritik adımlardan biri farklı veri tiplerinin sonraki birleşimidir. Biz ilk değerlendirme olarak veri geliştirme üzerinde ve bu veriler metaboliti davranışlar vs transkript anlaması için kullanılır, ve aynı zamanda potansiyel yolların bazı metabolitleri atamak için bu metabolitleri / transkript davranış dayalı farklı kümelere bölünmüştür olacağını tasavvur . Buna ek olarak, daha ayrıntılı bir ağ tabanlı analizler ardından t düşünülmektediro nedensel ilişkileri istismar.
Burada sunulan analitik protokolleri de alan denemeleri ve biyokütle endüstriyel kullanımı için bir temel sağlayacaktır. Bunu gerçekleştirmek için, MultiBioPro konsorsiyum yeteneklere sahip birçok endüstriyel ortakları ayrıca biyodizel, biyoetanol ve diğer yüksek değerli maddeleri ulaştırmak amacı ile, biyokütle keşfetmek için içerir. Biyokütle sömürü Bu tür dayalı değerlendirilecektir; (1) üretilen bio ürünlerinin sağlamlığını ve kalitesini test (tipik endüstri standardı testleri üretilen ürünler iyi bir pazar değerine sahip sağlamak için yapılacaktır), (2), teknolojilerin, ekonomik, sosyal ve çevresel değerlendirme yapılacaktır edebiyat kaynakları, röportajlar ve tarla denemeleri ve pilot tesis Biorefinery değerlendirmeler sırasında oluşturulan malzeme kullanılarak. Bu faaliyetler maliyet fayda ve yaşam döngüsü analizi, çevre dosyasının ve pazar ve busine nesil içerecektirss stratejileri. Biz bu hattın akademi yararlı bir karışım haline inanıyoruz, tüketici nihai ürünlerin daha fazla kavak ve tütün ağaç biyokütle için bilim ve endüstriyel kullanımını uygulamalı.
The authors have nothing to disclose.
Dominic Swinton (Yeşil Yakıtlar), Thomas Lowery (Yeşil Yakıtlar), Sam Buekenhout (Capax) ve Sylvia Drouven (Capax): MultiBioPro de projeye katkıda aşağıdaki insanlara teşekkür etmek istiyorum.
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 |