North Carolina Eyalet Üniversitesi'nden araştırmacılar sürdürülebilir ağaç lifi üretimi amacıyla CRISPR gen düzenleme teknolojisi kullanarak düşük lignin seviyelerine sahip kavak ağaçları yetiştirdi. Bu ağaçlar aynı zamanda daha iyi ahşap özelliklerine de sahip. Science dergisinde yayınlanan çalışma, kağıt ve bebek bezi dahil birçok üründe kullanılan elyaf üretimini daha yeşil, daha ucuz ve daha verimli hale getirme potansiyeline sahip.
CRISPR öncüsü Rodolphe Barrangou ve ağaç genetikçisi Jack Wang liderliğindeki ekip, lignin düzeylerini düşürmek, karbonhidratın lignine (K/L) ve iki önemli lignin yapı taşından syringyl'in diğeri olan guaiacyl'e (S/G) oranını artırmak için tahmine dayalı bir modelleme kullandı. Bu özellikler elyaf üretimi gereken en önemli şartlar olarak tanımlanıyor.
Genetik kavaklarda lignin %50 oranında düştü
Araştırmacılar, makine öğrenimi modellerini kullanarak, lignin üretimiyle ilişkili 21 geni hedefleyen yaklaşık 70 bin farklı gen düzenleme stratejisi ortaya koydu. Bunlar arasından %99'dan fazlası en az üç geni hedefleyen 347 strateji belirlendi. Bilim insanları bunların da arasından ağaçlarda istenen kimyasal özellikleri ortaya çıkaracağı ön görülen ilk yedi stratejiyi seçti.
Bu stratejiler CRISPR gen düzenleme teknolojisi ile uygulanarak birbirinden genetik anlamda farklı 174 kavak ağacı üretildi. Altı aylık büyüme sürecinin ardından ağaçların bazılarında lignin içeriğinin %50'ye varan oranda azaldığı, ayrıca K/L ve S/G oranlarını önemli ölçüde arttığı görüldü. Özellikle, dört ila altı noktada gen düzenlemesi yapılan ağaçlar, tek gen düzenlemesine kıyasla lignin miktarında daha önemli bir düşüş gösterdi.
Sürdürülebilir lif üretimi yanında karbon da depolanacak
Çalışmada düşük lignin içeriğinin kağıt hamuru verimini artırabileceğini ve atıkları azaltabileceğini öne süren sofistike kağıt üretim tesisi modelleri de kullanıldı. Bulgular, düşük lignin ve iyileştirilmiş K/L ve S/G oranlarının endüstriyel ölçekte uygulanmasının, fabrikalarda %40'a kadar daha sürdürülebilir bir üretime ve kağıt hamuru üretimiyle ilişkili sera gazı emisyonlarının %20'ye kadar azalmasına yardımcı olabileceğini gösterdi.
Bilim insanları ilerleyen süreçte genetiği değiştirilmiş ağaçların farklı ortamlardaki performanslarını ve dayanıklılıklarını değerlendirmek için sera ve tarla denemeleri yapılacağını belirtti. Çalışma lif üretiminin sürdürülebilirliği ve verimliliğinin artırılması yanında genetik materyali düzenlenmiş ormanların karbon yutağı olarak kullanılmasıyla iklim değişikliğinin bir nebze önüne geçilmesi potansiyelini göz önüne serdi. Çalışmanın detayları bu bağlantıda yer alıyor.