Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Engineering plants for biofuels

26.11.2012
With increasing demands for sustainable energy, being able to cost-efficiently produce biofuels from plant biomass is more important than ever. However, lignin and hemicelluloses present in certain plants mean that they cannot be easily converted into biofuels.

A study published in BioMed Central’s open access journal Biotechnology for Biofuels appears to have solved this problem, using gene manipulation techniques to engineer plants that can be more easily broken down into biofuels.



Plants high in lignin and hemicelluloses – lignocellulosic biomass – have a high content of pentose sugars that are more difficult to ferment into fuels than plants with hexose sugars. In order to be useful for biofuel production, scientists need to be able to engineer plants with smaller amounts of xylan – the major non-cellulosic polysaccharide – present in secondary cell walls.

With this in mind, a research group from the Lawrence Berkeley National Laboratory, USA, used 3 mutant strains of Arabidopsis deficient in xylan – irregular xylem (irx) mutants irx7, irx8 and irx9 – in order to engineer plants with low xylan content and improved properties for easier breakdown of carbohydrate into simple sugars (saccharification). The irx mutants normally exhibit severe dwarf phenotypes that result from xylem vessel collapse and consequent impaired transport of water and nutrients. The team hypothesized that restoring xylan biosynthesis in the plants would complement the mutations.

To reintroduce xylan biosynthesis into the xylem of irx7, 8 and 9, Henrik Scheller and colleagues manipulated the promoter regions of vessel-specific VND6 and VND7 transcription factor genes. Significantly, they found that the ensuing phenotypes completely restored wild-type growth patterns in some cases, resulting in stronger plants with restored mechanical properties, whilst at the same time maintaining a low overall xylan content and improved saccharification properties that allowed for better breakdown into biofuels.

Plants with up to 23% reduction in xylose levels and 18% reduction in lignin content were obtained, whilst normal xylem function was restored. The plants also showed a 42% increase in saccharification yield after pretreatment.

Lead author Scheller said, “These results show that it is possible to obtain plants that have reduced amounts of xylan in their walls while still preserving the structural integrity of the xylem vessels. The xylan engineering system we present here is a great step towards tailored bioenergy crops that can be easily converted into biofuels. He continued, “This approach in Arabidopsis has the potential to be transferred to other biofuel crop species in the near future, in particular, the poplar species.”

These results from this study provide hope that a viable alternative to fossil fuels may soon be available.

Hilary Glover | alfa
Further information:
http://www.biotechnologyforbiofuels.com/

More articles from Life Sciences:

nachricht A Map of the Cell’s Power Station
18.08.2017 | Albert-Ludwigs-Universität Freiburg im Breisgau

nachricht On the way to developing a new active ingredient against chronic infections
21.08.2017 | Deutsches Zentrum für Infektionsforschung

All articles from Life Sciences >>>

The most recent press releases about innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Topologische Quantenzustände einfach aufspüren

Durch gezieltes Aufheizen von Quantenmaterie können exotische Materiezustände aufgespürt werden. Zu diesem überraschenden Ergebnis kommen Theoretische Physiker um Nathan Goldman (Brüssel) und Peter Zoller (Innsbruck) in einer aktuellen Arbeit im Fachmagazin Science Advances. Sie liefern damit ein universell einsetzbares Werkzeug für die Suche nach topologischen Quantenzuständen.

In der Physik existieren gewisse Größen nur als ganzzahlige Vielfache elementarer und unteilbarer Bestandteile. Wie das antike Konzept des Atoms bezeugt, ist...

Im Focus: Unterwasserroboter soll nach einem Jahr in der arktischen Tiefsee auftauchen

Am Dienstag, den 22. August wird das Forschungsschiff Polarstern im norwegischen Tromsø zu einer besonderen Expedition in die Arktis starten: Der autonome Unterwasserroboter TRAMPER soll nach einem Jahr Einsatzzeit am arktischen Tiefseeboden auftauchen. Dieses Gerät und weitere robotische Systeme, die Tiefsee- und Weltraumforscher im Rahmen der Helmholtz-Allianz ROBEX gemeinsam entwickelt haben, werden nun knapp drei Wochen lang unter Realbedingungen getestet. ROBEX hat das Ziel, neue Technologien für die Erkundung schwer erreichbarer Gebiete mit extremen Umweltbedingungen zu entwickeln.

„Auftauchen wird der TRAMPER“, sagt Dr. Frank Wenzhöfer vom Alfred-Wegener-Institut, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI) selbstbewusst. Der...

Im Focus: Mit Barcodes der Zellentwicklung auf der Spur

Darüber, wie sich Blutzellen entwickeln, existieren verschiedene Auffassungen – sie basieren jedoch fast ausschließlich auf Experimenten, die lediglich Momentaufnahmen widerspiegeln. Wissenschaftler des Deutschen Krebsforschungszentrums stellen nun im Fachjournal Nature eine neue Technik vor, mit der sich das Geschehen dynamisch erfassen lässt: Mithilfe eines „Zufallsgenerators“ versehen sie Blutstammzellen mit genetischen Barcodes und können so verfolgen, welche Zelltypen aus der Stammzelle hervorgehen. Diese Technik erlaubt künftig völlig neue Einblicke in die Entwicklung unterschiedlicher Gewebe sowie in die Krebsentstehung.

Wie entsteht die Vielzahl verschiedener Zelltypen im Blut? Diese Frage beschäftigt Wissenschaftler schon lange. Nach der klassischen Vorstellung fächern sich...

Im Focus: Fizzy soda water could be key to clean manufacture of flat wonder material: Graphene

Whether you call it effervescent, fizzy, or sparkling, carbonated water is making a comeback as a beverage. Aside from quenching thirst, researchers at the University of Illinois at Urbana-Champaign have discovered a new use for these "bubbly" concoctions that will have major impact on the manufacturer of the world's thinnest, flattest, and one most useful materials -- graphene.

As graphene's popularity grows as an advanced "wonder" material, the speed and quality at which it can be manufactured will be paramount. With that in mind,...

Im Focus: Forscher entwickeln maisförmigen Arzneimittel-Transporter zum Inhalieren

Er sieht aus wie ein Maiskolben, ist winzig wie ein Bakterium und kann einen Wirkstoff direkt in die Lungenzellen liefern: Das zylinderförmige Vehikel für Arzneistoffe, das Pharmazeuten der Universität des Saarlandes entwickelt haben, kann inhaliert werden. Professor Marc Schneider und sein Team machen sich dabei die körpereigene Abwehr zunutze: Makrophagen, die Fresszellen des Immunsystems, fressen den gesundheitlich unbedenklichen „Nano-Mais“ und setzen dabei den in ihm enthaltenen Wirkstoff frei. Bei ihrer Forschung arbeiteten die Pharmazeuten mit Forschern der Medizinischen Fakultät der Saar-Uni, des Leibniz-Instituts für Neue Materialien und der Universität Marburg zusammen Ihre Forschungsergebnisse veröffentlichten die Wissenschaftler in der Fachzeitschrift Advanced Healthcare Materials. DOI: 10.1002/adhm.201700478

Ein Medikament wirkt nur, wenn es dort ankommt, wo es wirken soll. Wird ein Mittel inhaliert, muss der Wirkstoff in der Lunge zuerst die Hindernisse...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

International führende Informatiker in Paderborn

21.08.2017 | Veranstaltungen

Wissenschaftliche Grundlagen für eine erfolgreiche Klimapolitik

21.08.2017 | Veranstaltungen

DGI-Forum in Wittenberg: Fake News und Stimmungsmache im Netz

21.08.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Im Neptun regnet es Diamanten: Forscherteam enthüllt Innenleben kosmischer Eisgiganten

21.08.2017 | Physik Astronomie

Ein Holodeck für Fliegen, Fische und Mäuse

21.08.2017 | Biowissenschaften Chemie

Institut für Lufttransportsysteme der TUHH nimmt neuen Cockpitsimulator in Betrieb

21.08.2017 | Verkehr Logistik