Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     Siemens  n-tv 
Datenbankrecherche:

Fachgebiet (optional):

 

Rot's unique wood degrading machinery to be harnessed for better biofuels production

09.02.2009
An international team led by scientists from the U.S. Department of Energy (DOE) Joint Genome Institute (JGI) and the U.S. Department of Agriculture Forest Service, Forest Products Laboratory (FPL) have translated the genetic code that explains the complex biochemical machinery making brown-rot fungi uniquely destructive to wood.

Anzeige

The same processes that provide easier access to the energy-rich sugar molecules bound up in the plant's tenacious architecture are leading to innovations for the biofuels industry. The research, conducted by more than 50 authors, is reported in the February 4 online edition of the Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).


Among the challenges to more cost-effective production of biofuels from cellulosic biomass—the fibrous material of whole plants—is to find effective means to work around the polymer lignin, the scaffolding that endows the plant's architecture with rigidity and protection from pests. By doing so, the organic compound cellulose—the long chain of glucose (sugar) units can be unbound, broken down, fermented, and distilled into liquid transportation fuel. This is where the destructive capabilities of rot come in.

"The microbial world represents a little explored yet bountiful resource for enzymes that can play a central role in the deconstruction of plant biomass—an early step in biofuel production," said Eddy Rubin, Director of the DOE JGI, where the genome sequencing was conducted. "The brown-rot Postia placenta's genome offers us a detailed inventory of the biomass-degrading enzymes that this and other fungi possess."

Rubin pointed to a complementary strategy that DOE and its Bioenergy Research Centers are pursuing of targeting a new generation of plants—perennial grasses and fast-growing trees such as poplar—bred specifically as biomass for biofuels. Among the desirable characteristics of biofuel "feedstocks" is the ease by which they can be deconstructed. Traditionally, harsh chemicals and expensive high-heat treatments have been employed. In parallel with the development of improved feedstocks is finding just the right mix of enzymes to get the most out of converting biomass into fuel.

"Nature offers some guidance here," said Dan Cullen, FPL scientist and one of the senior authors on the PNAS paper. "Postia has, over its evolution, shed the conventional enzymatic machinery for attacking plant material. Instead, the evidence suggests that it utilizes an arsenal of small oxidizing agents that blast through plant cell walls to depolymerize the cellulose. This biological process opens a door to more effective, less-energy intensive and more environmentally-sound strategies for more lignocellulose deconstruction."

Few organisms in nature can efficiently breakdown lignin into smaller, more manageable chemical units amenable to biofuels production. The exceptions are the basidiomycete fungi, which include white-rot and brown-rot—wood-decayers and essential caretakers of carbon in forest systems. In addition, brown-rot fungi have significant economic impact because their ability to wreak havoc with wooden structures. A significant portion of the U.S. timber harvest is diverted toward replacing such decayed materials.

Unlike white-rot fungi, previously characterized by DOE JGI and FPL, which simultaneously degrades lignin and cellulose, brown-rot rapidly depolymerizes the cellulose in wood without removing the lignin. Up until this study, the underlying genetics and biochemical mechanisms were poorly understood.

DNA sequence is the first step in the central dogma of molecular biology first articulated over 50 years ago by Francis Crick—the transfer of information from DNA to RNA, which in turn, is translated into protein products, such as enzymes. Postia's genome sequence was also the first step in the process that the scientific team employed to home in on the subset of data, the transcriptome, that encodes the specific enzyme activity, and the secretome, the products exported from the cell.

"For the first time we have been able to compare the genetic blue prints of brown-rot, white-rot and soft-rot fungi which play a major role in the carbon cycle of our planet," said Randy Berka, another one of the study's senior authors and Director of Integrative Biology, at Novozymes, Inc., of Davis, Calif. "Such comparisons will increase our understanding of the diverse mechanisms and chemistries involved in lignocellulose degradation. This type of information may empower industrial biotechnologists to devise new strategies to enhance efficiencies and reduce costs associated with biomass conversion for renewable fuels and chemical intermediates."

David Gilbert | Quelle: EurekAlert!
Weitere Informationen: www.lbl.gov
www.jgi.doe.gov/

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Newly discovered breast milk antibodies help neutralize HIV
23.05.2012 | Duke University Medical Center

nachricht Scientists unravel role of fusion gene in prostate cancer
23.05.2012 | New York- Presbyterian Hospital/Weill Cornell Medical Center/Weill Cornell Medical College

Alle Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>


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

Im Focus: Licht lässt Partikel wachsen - Forscher entdecken neuen Mechanismus in der Atmosphäre


Licht lässt die Partikel in der Atmosphäre wachsen. In einem Experiment hat ein internationales Forscherteam erstmals einen neuen Mechanismus nachweisen können, bei dem Partikel durch Licht größer werden und der damit Einfluss auf die Wolkenbildung und das Klima hat.

Photokatalytische Reaktionen können zu einer schnellen Bindung von nicht kondensierenden flüchtigen organischen Kohlenwasserstoffen (VOCs) auf der Oberfläche der Partikel führen. Unter solchen Bedingungen nehme die Größe und Masse der Partikel schnell zu, schreiben die Wissenschaftler im renommierten Fachblatt PNAS.

Die Ergebnisse des Laborexperimentes könnten Effekte erklären, die bisher schon bei Feldkampagnen ...

Im Focus: Abschreckung: Tabak signalisiert angreifenden Zikaden Verteidigungsbereitschaft


Ähnlich wie blutsaugende Insekten prüfen Pflanzenschädlinge ihren Wirt auf Abwehrsignale, bevor sie anfangen zu fressen

Pflanzen bilden wenige Minuten nach Angriff eines Fraßfeindes Jasmonsäure, ein Hormon, das die Verteidigung gegen Insekten in Gange setzt mit der Folge, dass giftige Stoffe wie Nikotin oder Verdauungshemmer in den Blättern akkumulieren.

Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für chemische Ökologie, Jena, haben jetzt herausgefunden, dass Zwergzikaden die Verteidigungsbereitschaft von Tabakpflanzen aufspüren können. ...

Im Focus: Erbgutkopie reist im Protein-Koffer


Wissenschaftlern vom Institut für Physikalische und Theoretische Chemie der Universität Bonn ist es erstmals gelungen, den Transport eines wichtigen Informationsträgers in biologischen Zellen praktisch unmodifiziert in Echtzeit zu filmen.

Die Studie zeigt, wie die so genannte Boten-RNA die Zellkernhülle überwindet und vom Zellkern in das Zytoplasma gelangt. Diese Arbeit ist nun in dem renommierten Journal „Proceedings of the National Academy of Sciences of the USA“ (PNAS) publiziert.

Der Bauplan aller Lebewesen ist in ihrem Erbgut gespeichert. Dieses lagert bei höheren ...

Im Focus: Mikroben kennen nur eine Konstante: Veränderung!


Ein neuer Sonderforschungsbereich (SFB) an der Philipps-Universität geht der einzigartigen Fähigkeit von Mikroorganismen auf den Grund, sich ständig an veränderte Umweltbedingungen anzupassen. Die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) fördert den SFB 987 mit dem Titel "Mikrobielle Diversität in der umweltabhängigen Signalantwort" in den kommenden vier Jahren mit voraussichtlich mehr als sieben Millionen Euro.

„Die erfolgreiche Beantragung des neuen Sonderforschungsbereichs belegt einmal mehr die exzellenten wissenschaftlichen Leistungen im Bereich der Mikrobiologie am Standort Marburg“, erklärt Professor Dr. Frank Bremmer, der Marburger Uni-Vizepräsident für Forschung. „Die Einrichtung des SFB wird Marburgs Stellung als zentraler Ort der mikrobiologischen Forschung festigen und deren internationale Sichtbarkeit weiter erhöhen.“ ...

Im Focus: Schnelles Korallensterben


Erosion in tropischen Küstenregionen führt zum schnellen Tod der Korallen

Die Farbigkeit, Vielfalt und Exotik der tropischen Korallenriffe fasziniert viele Menschen weltweit. Und doch sind es die Folgen unserer Zivilisation, die dieses fragile Ökosystem bedrohen durch Klimaerwärmung, Sauerstoffmangel und Ozeanversauerung. Fortschreitende Industrialisierung, Waldrodungen und intensive Landwirtschaft in küstennahen Gebieten führen zu Erosion und verändern die Lebensbedingungen im Meer dramatisch.

Jetzt ...

Alle Focus-News des innovations-reports >>>

Anzeige

B2B Suche
Produkt / Dienstleistung
Firma / Organisation

Anzeige

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

Komplexität beherrschen

23.05.2012 | Energie und Elektrotechnik

Nano-Müll lässt sich nicht verbrennen

23.05.2012 | Ökologie Umwelt- Naturschutz

Nea Kameni volcano movement captured by Envisat

23.05.2012 | Geowissenschaften

VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Veranstaltungen

Jeder Mensch ist anders - Nutzen der individualisierten Medizin

23.05.2012 | Veranstaltungsnachrichten

14th Leibniz Conference of advanced science „Sensorsysteme 2012“

23.05.2012 | Veranstaltungsnachrichten

Exklusive Kontakte beim Investforum

23.05.2012 | Veranstaltungsnachrichten

FindAndHelp