外行推荐一篇报道: 美国与各国科学家合作破解生产植物燃料的难题

 

黄安年文  黄安年的博客/2009年3月10日发布

 

笔者按:对于自然科学和技术笔者完全是门外汉,几乎一窍不通。出于外行看热闹和对于科技是第一生产力的好奇,出于我国作为一个储油弱国和耗油大国的忧患，笔者一直关注替石油代能源问题,今天看到美国国务院国际信息局(IIP)《美国参考》发布的一则报道,谈及运用生物化学的方法,合作研究破解生产植物燃料的难题，颇感兴趣，推荐于下:

 

********************************

美国与各国科学家合作破解生产植物燃料的难题

2009.03.04

 

通过显微镜观察植物细胞中的褐腐菌。

 

美国国务院国际信息局(IIP)《美国参考》Daniel Gorelick 从华盛顿报道，在寻求从植物中提取燃料的过程中，坚固与复杂的木质素(lignin)往往是科学家的拦路虎。现在研究人员已测出一种真菌的基因组序列，可从植物中避开木质素来提取能量，从而找到一把潜在的钥匙，开启采用成本效益和能效更高的办法从植物中生产燃料的大门。

用植物纤维素来制造生物燃料乙醇，在技术上难度很大并需要耗费巨大能量。通过测出褐腐菌(Postia placenta)的完整基因组序列，科学家了解到这种真菌用一种不同于已知所有微生物的独特的适应性变化，有效地使纤维素从保护性植物细胞壁中分离出来。

基因组测序工作在美国能源部联合基因组研究所（U.S. Department of Energy Joint Genome Institute）内进行。该所所长爱德华?鲁宾(Edward Rubin)说："对酶[酵素]来说，微生物世界属于极少被开发但蕴量丰富的资源，在解析植物的生物质能的过程中──生物燃料生产的最初阶段──扮演核心的角色。褐腐菌的基因组给我们提供了有关这类或那类真菌具有的生物质能不断降解的酶[酵素]的详细记录。"

参加这项研究的诺维信公司 (Novozymes Inc.)一位科学家兰迪?伯克(Randy Berka)表示："这类信息有利于工业生物技术专家制定新的策略，在有关生物质能转变成可再生的燃料和化学中间体的过程中提高效能和降低成本。"

设在威斯康星州的美国森林管理局(U.S. Forest Service)林产品研究所(Forest Products Laboratory)所长克里斯?里斯布鲁特 (Chris Risbrudt)说："对褐腐菌基因组的分析同时也为发展更有效率和更有利于保护环境的森林保护技术提供了难得的机会。"

褐腐菌侵蚀木材，导致木质腐烂并造成经济损失。目前处理木材防腐的方法不十分有效，且会对环境造成破坏。

上述研究结果由分布在奥地利、加拿大、智利、捷克共和国、法国、德国、西班牙和美国的科学家合作组成的工作小组报道，刊载在2月10日出版的美国国家科学院院刊(Proceedings of the National Academy of Sciences)上。

降解细胞壁

植物通过进化生成一种抗拒降解的细胞壁，由纤维素和木质素构成，是一种能源。

纤维素能分解成葡萄糖等糖类，然后可使其发酵制成乙醇等酒精，作为燃料使用。木质素阻断取得纤维素的通道。为了取得纤维素，目前使用破坏细胞壁的做法消耗能量太多，不符合成本效益原则。

这项研究的一位作者、西班牙纳瓦拉公立大学(Public University of Navarre)微生物学教授安东尼奥?皮萨巴罗(Antonio Pisabarro)说："不过，褐腐菌等真菌能在不损害木质素的情况下吸食纤维素。我们的目标是要找出这些真菌以何种方式获取纤维素的运动模式(modus operandi)，并用这种模式从木材中取回最大数量的纤维素，以便用它来制造酒精。 "

这项研究的带头人，林产品研究所的一位微生物家丹·P卡伦(Dan Cullen)说："这项研究的第一步是要明确解释褐腐菌降解纤维素的机制。"

卡伦说："褐腐菌在其进化过程中摆脱传统的侵袭植物材料的酵素机构(enzymatic machinery)。相反，证据显示它使用了一种小型氧化剂武器冲破细胞壁从而使纤维素解聚。这种生物过程打开了一扇通向用更有效率、耗费能量更少、对环境更健康的方法降解木质纤维素的大门。"

伯克说："人类第一次能够把褐腐菌、白腐菌和软腐菌的基因图进行比较，在我们地球的碳循环中它们起了重大作用。这类比较会增强我们对木质纤维素降解过程中多元机制和化学特性的了解。"

里斯布鲁特告诫说，在这次研究中发现的机制距离"使之商业化尚有一大段路可走"，但可成为破解生物燃料成本效益之谜的一条思路。

除了可应用于生物燃料制造外，皮萨巴罗还强调指出基础基因研究在其他方面的重要意义。"我们可以通过在真菌等简单系统中研究基因调控，用取得的答案应用于人类本身。"

(完)

http://www.america.gov/st/env-chinese/None/None/20090306161452adkcilerog0.9647747.html

转载本文请联系原作者获取授权，同时请注明本文来自黄安年科学网博客。
链接地址：https://blog.sciencenet.cn/blog-415-219371.html

上一篇：既防滞后又防过度——谈社会保障体系的十个问题
下一篇：维也纳美泉宫掠影(一)(转发)