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據(jù)法國《費加羅報》網(wǎng)站7月14日報道，在談到樹木時，美國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，有時長達幾個世紀(jì)，遭受各種規(guī)模的氣候變化，而經(jīng)歷所有這些的同時，樹木還一直停留在同一個地方：這種物理和化學(xué)上的韌性令人難以置信。只有一點麻煩的是，當(dāng)把樹木制作成紙或尿布時，它的特性會使過程復(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，他的實驗室以及他的同事、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)濟生產(chǎn)力的楊樹，同時減少其生態(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)的團隊使用了兩種有用的工具。首先是人工智能：研究人員要求一個神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，利用杰克·王的實驗室已經(jīng)積累的對21個目的基因的認(rèn)知，檢查了大約7萬個可能的突變組合。 減少至少15%的木質(zhì)素，但也改變其成分，使其抵抗力降低，同時增加碳水化合物的含量：上述三項限制首先催生了347種生物信息組合。通過進一步提高他們的需求，研究人員最終選擇了七種策略，通過同時修改4到6個基因，木質(zhì)素可以減少35%。 巴蘭古強調(diào)：“但計算機預(yù)測只有在得到實際證實的情況下才有價值。”這一次，是在Crispr基因編輯技術(shù)的幫助下，從電腦轉(zhuǎn)化為實驗室數(shù)據(jù)然后又在溫室中試驗。禁用某些基因、減少其他基因的表……這七種策略導(dǎo)致了147個品系的生產(chǎn)和種植。 經(jīng)過6個月的生長，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。對整個過程的經(jīng)濟模型得出的結(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研究員吉勒·皮拉特贊揚說：“他們?nèi)〉玫某晒屓擞∠笊羁獭５麄冞�必須在實地予以確認(rèn)。”樹木將可能受到不利天氣和生物條件的限制，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隊警告說，新的研究階段需要數(shù)年時間。在監(jiān)管限制和樹木生長時間之間，“根據(jù)不同物種”，他設(shè)想的商業(yè)化時間在最好的情況下是13至25年。在楊樹之后，他的團隊已經(jīng)在研究松樹和桉樹等造紙工業(yè)的其他寵兒。它們同樣也會經(jīng)過Crispr技術(shù)編輯。 得到2020年諾貝爾獎的這一技術(shù)已經(jīng)改變了生物學(xué)實驗室。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新的技術(shù)應(yīng)用場景。
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