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據(jù)法國(guó)《費(fèi)加羅報(bào)》網(wǎng)站7月14日?qǐng)?bào)道，在談到樹木時(shí)，美國(guó)北卡羅來納州立大學(xué)教授、生物化學(xué)家魯?shù)婪颉ぐ吞m古毫不掩飾贊賞之意：“它們的壽命非常長(zhǎng)，有時(shí)長(zhǎng)達(dá)幾個(gè)世紀(jì)，遭受各種規(guī)模的氣候變化，而經(jīng)歷所有這些的同時(shí)，樹木還一直停留在同一個(gè)地方：這種物理和化學(xué)上的韌性令人難以置信。只有一點(diǎn)麻煩的是，當(dāng)把樹木制作成紙或尿布時(shí)，它的特性會(huì)使過程復(fù)雜化�！� 作為Crispr基因編輯技術(shù)開拓者之一的這位法國(guó)研究員認(rèn)為已經(jīng)找到了上述問題的解決辦法。在《科學(xué)》7月13日發(fā)表的一篇研究文章中，他的實(shí)驗(yàn)室以及他的同事、遺傳學(xué)家杰克·王宣布已培育出有可能提高林業(yè)部門經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)力的楊樹，同時(shí)減少其生態(tài)足跡。 
這一挑戰(zhàn)的核心部分是木質(zhì)素。它與纖維素和半纖維素一起，是構(gòu)成木材的三種主要成分之一，使木材具有聞名的堅(jiān)固性。但要把松樹或楊樹變成紙，就必須把它提取出來。盡管取得了一些進(jìn)展，但這一過程仍然需要將其加熱到170攝氏度，并使其受到堿或硫的侵蝕，產(chǎn)生大量的廢物。2021年，在開采的約17億噸原材料中，有一半產(chǎn)生了廢料，包括高污染的黑液。 最近20年來，遺傳學(xué)家們強(qiáng)調(diào)了許多基因在這種木質(zhì)素生產(chǎn)中的作用。但為了優(yōu)化配方，北卡羅來納州立大學(xué)的團(tuán)隊(duì)使用了兩種有用的工具。首先是人工智能：研究人員要求一個(gè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，利用杰克·王的實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)積累的對(duì)21個(gè)目的基因的認(rèn)知，檢查了大約7萬(wàn)個(gè)可能的突變組合。 減少至少15%的木質(zhì)素，但也改變其成分，使其抵抗力降低，同時(shí)增加碳水化合物的含量：上述三項(xiàng)限制首先催生了347種生物信息組合。通過進(jìn)一步提高他們的需求，研究人員最終選擇了七種策略，通過同時(shí)修改4到6個(gè)基因，木質(zhì)素可以減少35%。 巴蘭古強(qiáng)調(diào)：“但計(jì)算機(jī)預(yù)測(cè)只有在得到實(shí)際證實(shí)的情況下才有價(jià)值�！边@一次，是在Crispr基因編輯技術(shù)的幫助下，從電腦轉(zhuǎn)化為實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)然后又在溫室中試驗(yàn)。禁用某些基因、減少其他基因的表……這七種策略導(dǎo)致了147個(gè)品系的生產(chǎn)和種植。 經(jīng)過6個(gè)月的生長(zhǎng)，大約3米高的一種新型的毛果楊給出了結(jié)果。木質(zhì)素方面取得了巨大成功：木質(zhì)素減少可達(dá)50%。其有著令人鼓舞的物理表現(xiàn)，木材的彈性和密度沒有或幾乎沒有變化。相反，70%的品系的尺寸顯著下降，這可能會(huì)影響產(chǎn)量。巴蘭古總結(jié)說：“因此，我們將關(guān)注剩下的30%�！� 這涉及宣布的目標(biāo)之一：提高產(chǎn)量。對(duì)整個(gè)過程的經(jīng)濟(jì)模型得出的結(jié)論是，木材中木質(zhì)素的減少將使同樣的工廠能夠多處理40%的紙漿，并使紙漿生產(chǎn)更多的纖維。論文作者們稱預(yù)期的收益——至少是原來的3倍——是“驚人的”。他們保證說，更好的一點(diǎn)是，這一過程將大大減少污染物，并減少20%的造紙工業(yè)的碳足跡。 曾開展過此類研究的法國(guó)研究員吉勒·皮拉特贊揚(yáng)說：“他們?nèi)〉玫某晒屓擞∠笊羁�。但他們還必須在實(shí)地予以確認(rèn)�！睒淠緦⒖赡苁艿讲焕鞖夂蜕飾l件的限制，要抵御大風(fēng)、寒冷、炎熱和害蟲等等。巴蘭古解釋說：“這也是我們不想過于降低木質(zhì)素水平的原因。我們保持了其他楊樹品種或其他物種中木質(zhì)素的比例�！痹撗芯繄F(tuán)隊(duì)警告說，新的研究階段需要數(shù)年時(shí)間。在監(jiān)管限制和樹木生長(zhǎng)時(shí)間之間，“根據(jù)不同物種”，他設(shè)想的商業(yè)化時(shí)間在最好的情況下是13至25年。在楊樹之后，他的團(tuán)隊(duì)已經(jīng)在研究松樹和桉樹等造紙工業(yè)的其他寵兒。它們同樣也會(huì)經(jīng)過Crispr技術(shù)編輯。 得到2020年諾貝爾獎(jiǎng)的這一技術(shù)已經(jīng)改變了生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室。現(xiàn)在，它受到尋找新療法的醫(yī)生和農(nóng)學(xué)家的青睞，他們相信農(nóng)業(yè)的未來在于這種修改基因組的新技術(shù)。樹木可以為此提供一個(gè)新的技術(shù)應(yīng)用場(chǎng)景。
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