"Khám phá thú vị và cơ bản này đem lại một cách khác để thay đổi lignin trong thực vật và có tiềm năng làm tăng hiệu suất của việc chuyển đổi cây trồng năng lượng thành nhiên liệu sinh học," Sally M. Benson, giám đốc dự án khí hậu và năng lượng toàn cầu của Đại học Stanford, nhận xét.

Để hiểu cách tế bào thực vật có thể cung cấp nhiên liệu hoặc nhựa ra sao thì cần có kiến ​​thức cơ bản về thành tế bào thực vật. Một thành tế bào thực vật chủ yếu bao gồm lignin và các phân tử đường ví dụ như cellulose. Cellulose có thể chuyển đổi thành glucose và glucose này sau đó có thể sử dụng trong quá trình lên men cổ điển để sản xuất rượu, tương tự như sản xuất bia hoặc rượu vang. Lignin là một loại xi măng ở trong các phân tử đường và do đó đem lại sự chắc chắc cho cây. Nhờ lignin, ngay cả cây rất cao cũng có thể đứng thẳng. Không may là, lignin làm giảm nghiêm trọng khả năng tiếp cận với các phân tử đường để sản xuất nhiên liệu sinh học. Xi măng lignin phải được loại bỏ thông qua một quá trình tiêu tốn năng lượng và không thân thiện với môi trường. Những cây với lượng lignin ít hơn hoặc có loại lignin dễ phân huỷ hơn là một lợi ích thực sự cho việc sản xuất nhựa sinh học và nhiên liệu sinh học. Điều này cũng đúng cho ngành công nghiệp giấy, là ngành sử dụng sợi cellulose để sản xuất giấy.

Một enzyme mới

Trong nhiều năm qua các nhà nghiên cứu đã nghiên cứu quá trình tổng hợp lignin ở thực vật. Tăng hiểu biết về quá trình này có thể đem lại các cách mới để cải thiện khả năng tiếp cận với các phân tử cellulose. Sử dụng thực vật mô hình Arabidopsis thaliana, một hợp tác nghiên cứu quốc tế giữa VIB và Đại học Ghent (Bỉ), Đại học Dundee (Anh), Viện James Hutton (Anh) và Đại học Wisconsin (Mỹ) hiện đã xác định được một loại enzyme mới trong quá trình sinh tổng hợp lignin. Enzyme này, gọi là caffeoyl shikimate esterase (CSE), thực hiện vai trò trung tâm trong sinh tổng hợp lignin. Ngăn chăn gen CSE dẫn đến lượng lignin ít hơn 36% trên mỗi gram vật liệu gốc. Ngoài ra, cấu trúc của phần lignin còn lại cũng bị thay đổi. Kết quả là, việc chuyển đổi trực tiếp cellulose thành glucose từ sinh khối thực vật chưa được tiền xử lý tăng gấp bốn lần, từ 18% ở các cây đối chứng lên đến 78% ở các cây đột biến cse.

Hiện nay có thể sử dụng những hiểu biết mới này để sàng lọc các quần thể tự nhiên của cây trồng năng lượng như cây dương, bạch đàn, cỏ switchgrass hoặc các loài cỏ khác để xác định gen CSE. Ngoài ra còn có thể biến đổi biểu hiện của CSE ở cây trồng năng lượng. Lượng lignin giảm sút hoặc cấu trúc của lignin thay đổi có thể góp phần giúp cho việc chuyển đổi sinh khối thành năng lượng trở nên hiệu quả hơn.

Thanh Vân - Dostdongnai, Theo Eurekalert.