Nyupptäckta proteiner nyckel för att designa träd

Ett internationellt forskarlag som letts från Umeå universitet har identifierat 605 proteiner som styr ett träds uppbyggnad av biomassa. Upptäckten öppnar nya möjligheter att specialdesigna träd, till exempel för tillverkning av biodrivmedel och ”gröna” kemikalier.

Växtbiologer har länge försökt få träd att producera stora mängder biomassa vars beståndsdelar på ett enkelt sätt kan utvinnas. Syftet är att i nästa steg kunna producera biodrivmedel, förnybara kemikalier och biobaserade material på ett effektivt sätt. Men, det är inte enkelt. På den internationella konferensen Lignin 2014 i Umeå träffades biologer och kemister för att försöka förstå varför lyckade försök att få växter att producera mer biomassa, samtidigt lett till att växterna tappat sin styvhet och stått med slokande grenar och krökta stammar i sina krukor i forskningslaboratorierna. De flesta av dessa forskningsförsök har alltså haft som huvudsyfte att öka växternas produktion av biomassa – tills nyligen.

Ett internationellt forskarlag som letts från Umeå universitet fick i stället idén att försöka klarlägga vilka faktorer som styr biomassans placering och uppbyggnad inuti växtcellen. Forskarnas förhoppning är att i förlängningen kunna påverka biomassans uppbyggnad i cellen ner på detaljnivå, till exempel genom att styra var i cellen ny biomassa produceras, i vilka mönster och vilken växtriktning.

Genom att använda en metod som hittills inte använts i denna typ av forskning upptäckte de 605 olika proteiner som arbetar med att bygga upp biomassan från cellens kärna. De såg också att de flesta av proteinerna har en egen uppgift som inte överlappar med de andras. Enligt forskarna är detta en betydande upptäckt som öppnar helt nya möjligheter att påverka specifika funktioner hos växtcellen, till exempel att kunna specialdesigna träd för tillverkning av bioraffinaderiprodukter. Fynden publiceras nu i den ansedda vetenskapliga tidskriften The Plant Cell.

– Vi har försökt klarlägga de processer som styr cellens inre organisation. Det vi såg var att cellväggarna måste placeras på ett specifikt sätt för att vedcellerna skall kunna fungera. Vi har identifierat proteiner som styr den här mekanismen, säger Edouard Pesquet, forskare i Bio4Energy som lett studien.

– Upptäckten är fundamental eftersom den klargör hur vedceller skapar sin sekundära cellvägg, med hänseende på dess tjocklek, homogenitet, kortikala position och mönster. Det är dessa egenskaper som avgör hur man i framtiden kan använda veden, säger Edouard Pesquet, docent som arbetar vid Umeå Plant Science Centre.

Upptäckterna är nödvändiga för att forskare runt om i världen skall kunna gå vidare i sina försök att på ett effektivt sätt utvinna biomassa ur träd för tillverkning biodrivmedel, förnybara kemikalier och material. Upptäckterna bör ge förnyat hopp till bioraffinaderiindustrin, tillägger Edouard Pesquet.

– Eftersom vi specifikt känner till hur biomassan fördelas inuti cellen kan framtida arbete ta fasta på att specialdesigna träd och att modifiera biomassan på vissa ställen. Det viktiga är inte att fokusera på att producera mer biomassa; cellerna sköter detta. Det viktiga är att förstå hur biomassan är uppbyggd inuti cellerna. Vi hittade 605 proteiner som jobbar specifikt med det här. Detta var möjligt tack vare att vi använde oss av kvantitativ proteomisk analys.

Om studien:

Derbyshire, P. Ménard, D. Saalbach, G. Buschmann, H. Loyd, C. and Pesquet, E. Proteomic Analysis of Microtubule Interacting Proteins over the Course of Xylem Tracheary Element Formation in Arabidopsis. The Plant Cell. 2015, October (Förtida publicering på internet)

Om Bio4Energy:

Bio4Energy är en stark forskningsmiljö inom bioenergi- och bioraffinaderi. Miljön inbegriper Umeå universitet, Sveriges lantbruksuniversitet i Umeå och Luleå tekniska universitet, forskningsinstitut och ett omfattande industrinätverk.

http://www.bio4energy.se/

För mer information, kontakta gärna:

Edouard Pesquet

Telefon: 072-203 32 09

E-post: Edouard.pesquet@umu.se

Pressfoto för nedladdning