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巧用进化策略 提高农业废弃物燃料效率马菅

时间:2022-07-13 11:23:47 来源:天合农业网 浏览量:2

巧用进化策略 提高农业废弃物燃料效率
一直以来,如何有效利用农业废弃物一直是农业发展中一个需要解决的问题。我国北方一般采用焚烧的方式来解决秸秆之类的废弃物。但是,这种方式往往燃烧得不彻底,不能有效地利用资源。近日,美国亚利桑那州立大学发布新闻公报说,通过实验,基因突变可以大大提高细菌分解木糖的效率,而秸秆、稻壳、木屑、白蟾枯草等农业废弃物中都含有大量木糖。如果将这种突变基因移植给用于发酵的菌种后,那么分解效率就会显著上升。
图片:农业废弃物
用秸秆之类的农林业废弃物生产生物燃料堪称一举两得,但生产效率尚需提高。科学家求助于大自然的进化规则,让细菌在生存竞争中变得更擅长分解木糖,从而提升生物燃料制取效率。
美国亚利桑那州立大学日前发布新闻公报说,这所大学一个研究小组让大肠杆菌生活在特殊环境中,迫使它们发酵分解木糖才能生存。繁殖150多代之后,基因突变使这些细菌分解木糖的效率提高。将突变基因移植给用于发酵的菌种后,分解效率显著上升。
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木糖是含有5个碳原子的糖,广泛存在于植物中,秸秆、稻壳、木屑、枯草等都含有大量木糖。用这些原料生产生物燃料,可以避免以玉米和甘蔗为原料影响粮食生产的纤柳问题,还消除了农业垃圾。但是,工业上用于发酵的大肠杆菌会优先利用葡萄糖,只要环境中有葡萄糖在,它们就会关闭分解木糖的功能。
植物原料通常也富含葡萄糖,因此细菌分解木糖的动力和效率不足。研究小组把大肠杆菌放在只含木糖的培养基中,不擅长分解木糖的细菌会在生存竞争中落败。细菌起初生长得非常缓慢,但经过150多代的进化,它们适应了新环境,欣欣向荣地生长起来。
分析显示,3组这样培养的大肠杆菌针对同一批基因各自进行了不同的改造,都获得了成功。其中最引人注目的改造涉及一种名叫XlyR的调控蛋白质,仅仅两个氨基酸开关的调整,就能使细菌高效分解木糖,抑制对葡萄糖的利用。研究人员把这个变异基因移植到工业用的大肠杆菌中,发酵4天后,产量增幅最多达到50%。
研究人员说,这一发现突破了生物燃料生产领域的一个重大瓶颈。他们希望与工业机构合作进行大规模应用试验,验证经济可行性。
亚利桑那州立大学的这次实验结果,如果真正大规模运用于农业中,相信会对农业废弃物的有效使用起到一个积极的作用,农业发展效率显著提高,农业更加朝着绿色、生态的方向发展。以上内容由网小编为您整理、希望对您有所帮助。
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