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2024-08-13 08:41:15
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メリーランド大学の研究者らは、ポプラの木を遺伝子組み換えして、化学薬品やエネルギーを大量に消費する加工を使わずに、高性能の構造用木材を生産しました。従来の木材から作られたエンジニアードウッドは、鉄、セメント、ガラス、プラスチックなどの従来の建築材料の再生可能な代替品としてよく知られています。また、エンジニアードウッドは劣化しにくいため、従来の木材よりも長期間炭素を貯蔵できる可能性があり、炭素排出量の削減に役立ちます。
しかし、人工木材の真の持続可能性へのハードルは、揮発性化学物質と大量のエネルギーによる加工が必要であり、かなりの廃棄物を生み出すことです。研究者は生きたポプラの木の1つの遺伝子を編集し、加工せずに人工木材として育てました。この研究は、2024年8月12日にジャーナルにオンラインで発表されました。 案件。
「遺伝子工学と木材工学を組み合わせた革新的なアプローチを実証し、耐久性のあるスーパーウッドの形で持続的に炭素を隔離・貯蔵できることを非常に嬉しく思います」と、UMDの植物科学および景観建築学部の教授で、この研究の責任著者であるYiping Qi氏は述べた。「炭素隔離は気候変動との戦いにおいて極めて重要であり、このような人工木材は将来のバイオエコノミーで多くの用途が見つかるかもしれません。」
木材に強度や紫外線耐性などの構造特性を与え、鋼鉄やコンクリートの代替品として利用できるようにするには、まず木材の主成分の 1 つであるリグニンを除去する必要があります。
以前、UMDの研究者は 開発に成功した さまざまな化学物質を使用してリグニンを除去する方法が研究され、酵素やマイクロ波技術の使用が研究されてきた。この新しい研究では、Qi氏と彼の同僚は、化学物質に頼らず、化学廃棄物を生成せず、大量のエネルギーに依存しない方法の開発を目指した。
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無料で購読する研究者たちは、塩基編集と呼ばれる技術を使って4CL1と呼ばれる重要な遺伝子をノックアウトし、野生型のポプラよりもリグニン含有量が12.8%低いポプラを育てることに成功した。これは、人工木材製品の加工に使用される化学処理に匹敵する。
Qi氏と共同研究者は、ノックアウト樹木を温室で未改変樹木と並べて6か月間育てた。改変樹木と未改変樹木の間には成長率の違いはなく、構造にも大きな違いは見られなかった。
材料科学工学教授のリャンビン・フー氏が率いる研究チームは、遺伝子組み換えポプラの生存能力をテストするために、家具の製造によく使われるパーティクルボードに似た高強度圧縮木材の小さなサンプルを作成した。
圧縮木材は、木材を真空下で水に浸し、元の厚さの約 1/5 になるまで熱圧して作られます。このプロセスにより、木材繊維の密度が高まります。天然木材では、リグニンが細胞の構造維持を助け、圧縮されるのを防ぎます。化学処理または遺伝子組み換え木材ではリグニン含有量が低いため、細胞はより高い密度に圧縮され、最終製品の強度が高まります。
遺伝子編集された木の性能を評価するために、研究チームは未処理の木材と、従来の化学処理でリグニン含有量を減らした木材を使用して、天然のポプラから圧縮木材も製造した。
圧縮された遺伝子組み換えポプラの性能は、化学処理された天然木と同等であることがわかった。どちらも、圧縮された未処理の天然木よりも密度が高く、1.5倍以上の強度があった。
圧縮された遺伝子組み換え木材は、アルミニウム合金 6061 および化学処理された圧縮木材に匹敵する引張強度を持っていました。
この研究は、気候変動との戦いにおいて重要な役割を果たすことができる規模で、比較的低コストで環境的に持続可能な方法でさまざまな建築製品を生産する道を開きます。
参考文献: Liu Y、Li G、Mao Y、他「ゲノム編集された樹木による高性能人工木材」Matter. 2024. doi: 10.1016/j.matt.2024.07.003
この記事は以下のサイトから転載したものです 材料注: 資料は長さや内容が編集されている可能性があります。詳細については、引用元にお問い合わせください。当社のプレスリリースの公開方針は、 ここ。
#ポプラの遺伝子を編集して環境に優しい木材を生産