Un desafío en la producción de bioproductos (productos químicos y materiales hechos de organismos vivos) es el suministro de grandes cantidades de componentes básicos baratos y de origen sostenible a partir de los cuales se pueden fabricar estos productos. El Joint Bioenergy Institute (JBEI) está abordando este desafío mediante el desarrollo de métodos sostenibles para producir estos componentes básicos de bioproductos. Más reciente, Los científicos de JBEI en la División de Materias Primas descubrieron cómo producir grandes cantidades de un componente prometedor, 2-pirona-4, Ácido 6-dicarboxílico (PDC), en plantas.

El PDC normalmente no es producido por plantas como la que se usa en este estudio, Arabidopsis thaliana. Bastante, El PDC se sintetiza típicamente en la naturaleza por bacterias del suelo que degradan un componente de las plantas llamado lignina (un componente de planta difícil de utilizar). El investigador principal de este proyecto, Dr. Aymerick Eudes, explicó que su equipo "introdujo con éxito una capacidad novedosa en las plantas para convertir los precursores de la lignina en PDC". Específicamente, El equipo del Dr. Eudes diseñó plantas de A. thaliana para producir enzimas, que provienen de bacterias del suelo (Corynebacterium glutamicum y Comamonas testosteroni), que puede convertir la lignina en PDC.

La acumulación de plásticos no biodegradables se ha convertido en un gran problema medioambiental. El Departamento de Energía (DOE) ha lanzado recientemente el Desafío de Innovaciones de Plásticos para reducir drásticamente los desechos plásticos para 2030. El PDC es un bioproducto atractivo que se puede convertir en varios productos de consumo. incluidos los plásticos biodegradables, ayudando a abordar el problema de los desechos plásticos. Históricamente, no ha habido una forma sostenible de hacer PDC, hasta que las bacterias se diseñaron recientemente para sintetizarlo.

En este estudio, Los investigadores diseñaron la primera ruta de producción basada en plantas para PDC. Ser pionero en la producción de PDC en plantas permitirá producir bioplásticos de forma más económica y sostenible. Específicamente, para el crecimiento, estas plantas de ingeniería utilizan recursos gratuitos y "verdes", dióxido de carbono atmosférico y energía solar, mientras se sintetiza PDC.

Los métodos actuales de producción de plástico utilizan combustibles fósiles como el petróleo y dan como resultado plásticos no biodegradables que con frecuencia no se reciclan y pueden acumularse en, y dañar el medio ambiente natural. Este nuevo método de producción de PDC ayudará a los bioplásticos ecológicos (que son biodegradables y de origen renovable) a competir con los plásticos tradicionales al reducir el costo de producción.

En este estudio, los investigadores diseñaron genéticamente una planta para producir PDC, un prometedor bloque de construcción de bioproductos. La producción de PDC en la planta de A. thaliana modificada no tuvo un impacto negativo en su crecimiento y redujo significativamente la cantidad de lignina presente en la planta. Es probable que esto se deba al hecho de que el proceso de producción de PDC desvía recursos de la formación de lignina. En el contexto del cultivo de plantas para su uso en la producción de biocombustibles, esta disminución del contenido de lignina es realmente beneficiosa. Específicamente, Reducir la cantidad de lignina en las plantas permite que las enzimas descompongan de manera más eficiente un componente de las plantas llamado celulosa (una fibra resistente hecha de cadenas de azúcares) en azúcares valiosos. qué microbios pueden consumir para producir biocombustibles.

Dr. Chien-Yuan Lin, científico del proyecto en JBEI y primer autor del estudio, señala que se trata de una estrategia "única en la que todos ganan" para promover la producción de biocombustibles y bioproductos a partir de plantas. La tecnología de producción de PDC desarrollada en el JBEI tiene el potencial de ser transferida de A. thaliana (una especie de planta que no se cultiva comúnmente fuera del laboratorio entornos) a los cultivos bioenergéticos y podría mejorar la viabilidad económica, y sostenibilidad, de producir bioplásticos y biocombustibles "en estos cultivos. De hecho, El Dr. Lin dijo que "los hallazgos de este estudio nos han motivado a investigar el efecto de la producción de PDC en el sorgo modificado, un cultivo bioenergético atractivo promovido por el DOE ". El Dr. Lin dijo que esperaba con interés determinar si el sorgo productor de PDC exhibía" los mismos rasgos beneficiosos "observados en las plantas de A. thaliana productoras de PDC a través de pruebas del sorgo modificado en el campo .