Oamenii de știință au descoperit un mecanism remarcabil prin care plopii își modifică structura chimică a lemnului pentru a se adapta la mediu, o revelație ce ar putea accelera producția de energie verde și biomateriale sustenabile.
Studiul, publicat în prestigioasa revistă Proceedings of the National Academy of Sciences, dezvăluie cum acești arbori își ajustează în mod natural lignina, un compus esențial care le conferă rezistență și îi protejează.
Lignina este substanța care acționează ca un adeziv și o armură pentru plante, menținându-le structura intactă și apărându-le de factorii de stres externi, precum schimbările de temperatură.
„Lignina funcționează atât ca un lipici, cât și ca un scut – ține totul legat și, în același timp, protejează planta de stresori externi. Înțelegerea modului în care plantele produc lignină ne-ar putea ajuta să o transformăm mai eficient în biomateriale de mare valoare.”, a explicat Jaime Barros-Rios, profesor de biologie moleculară a plantelor la Universitatea din Missouri, conform Phys.org.
De ce sunt plopii atât de importanți?
Folosiți deja pe scară largă în industria hârtiei, plopii sunt acum explorați ca o sursă promițătoare pentru bioenergie – combustibili, materiale plastice și alte bioproduse fabricate din plante, în loc de petrol.
Cercetarea a fost facilitată de faptul că genomul plopului este complet cartografiat. Acest avantaj le-a permis oamenilor de știință să descopere că structura chimică a ligninei se schimbă în funcție de latitudinea la care crește arborele.
Analizând 430 de mostre de lemn de la specia Populus trichocarpa, cercetătorii au observat că plopii din climatele mai calde produc o lignină cu un raport mai mare de siringil la guaiacil (S/G) – două componente chimice cheie. Acest raport influențează direct cât de ușor poate fi descompusă lignina pentru a crea biocombustibili și o varietate de alte produse.
„Acest raport S/G reprezintă proporția dintre cei doi monomeri cei mai abundenți din lignină. Acești monomeri au structuri chimice ușor diferite, ceea ce impactează proprietățile lemnului și influențează direct ușurința cu care lignina poate fi procesată.”, precizează Weiwei Zhu, autorul principal al studiului. „”
Două descoperiri surprinzătoare
Cu ajutorul modelării computerizate 3D, echipa a identificat o mutație într-o enzimă esențială numită lacază, care controlează raportul S/G. Spre surprinderea lor, mutația nu se afla în centrul activ al proteinei, așa cum s-ar fi așteptat.
„Acest lucru indică o reglare mult mai complexă decât am crezut inițial și ne oferă noi indicii despre cum se adaptează și se protejează copacii”, a declarat Rachel Weber, studenta care a construit modelul 3D.
Într-o altă descoperire neașteptată, echipa a găsit în plopi urme ale unei forme rare de lignină, numită C-lignină. Până acum, se știa că aceasta există doar în semințele câtorva plante, precum vanilia și cactușii.
Deoarece C-lignina este mai simplă și mai uniformă, ea poate fi descompusă mult mai ușor pentru a fi transformată în bioplastice, biocombustibili și alte produse regenerabile.
„Acest tip de lignină ne-ar putea ajuta să transformăm biomasa vegetală în substanțe chimice valoroase mult mai eficient”, a adăugat Barros-Rios.
Privind spre viitor, echipa lucrează deja la modificarea genetică a plopilor și a boabelor de soia pentru a produce mai multă C-lignină, deschizând calea către o nouă generație de biorafinării.
