La lignine est le polymère complexe qui donne aux plantes leur intégrité structurelle. Cela les rend également difficiles à décomposer. Cette complexité crée des opportunités pour les scientifiques de fabriquer une gamme variée de produits biochimiques et de bioproduits à partir de composants de la lignine.
Les blocs de construction qui sont présents en petites quantités dans la lignine du peuplier cultivé pour la bioénergie sont des produits chimiques de plate-forme précieux qui sont faciles à « couper » lors de la déconstruction de la plante. Les scientifiques ont maintenant conçu un nouveau type de peuplier avec plus de ce précieux produit chimique et moins de lignine en général. Il en résulte un bois plus facile à déconstruire et plus précieux.
La lignine est difficile à décomposer et chimiquement complexe. Bien que ces attributs constituent un défi majeur pour le traitement industriel de la biomasse, ils ouvrent également la porte à la création de produits biochimiques et de bioproduits importants et précieux à partir de la lignine.
Dans cette étude, maintenant publiée dans le Revue de biotechnologie végétale, des scientifiques du Centre de recherche sur la bioénergie des Grands Lacs ont produit des lignées de peuplier hybride transgénique pour exprimer la CPL bactérienne. Cela a entraîné une augmentation de 50 pour cent du pHB stable chez les arbres matures et 10 fois plus chez les arbres en développement par rapport aux arbres témoins.
La plasticité de la synthèse de la lignine permet aux scientifiques de concevoir des polymères de lignine qui ont une valeur ajoutée et sont plus faciles à décomposer. Jusqu’à 10 % de la lignine du peuplier est naturellement composée de l’enzyme p-hydroxybenzoate (pHB). Ce groupe est attaché au polymère de lignine par des liaisons ester faibles par rapport aux liaisons éther qui abondent dans la lignine. Cela facilite le « découpage » dans la déconstruction de la biomasse.
Une fois le pHB séparé de la biomasse, il s’agit à la fois d’une plate-forme chimique précieuse et peut être transformé en d’autres produits biochimiques et bioproduits. Les scientifiques ne comprennent pas entièrement la voie par laquelle le pHB est synthétisé dans les plantes. Cependant, en exprimant la chorismite pyruvate lyase bactérienne (CPL) dans les plastes, il a été démontré que les plantes produisent plus de pHB.
Cette recherche démontre une nouvelle façon de concevoir la lignine dans les cultures bioénergétiques qui rend la lignine plus facile à décomposer. Cette nouvelle méthode modifie également la composition de la lignine afin qu’elle comprenne davantage un élément de base précieux qui peut être transformé en produits biochimiques et bioproduits précieux. Ces changements pourraient rendre la production de biocarburants et de bioproduits plus facile et moins coûteuse. L’ingénierie des cultures bioénergétiques peut améliorer l’efficacité et la valeur de la déconstruction de la biomasse industrielle en augmentant la quantité de groupes chimiques facilement clivables et précieux.
Plus d’information:
Yaseen Mottiar et al, Ingénierie métabolique du p-hydroxybenzoate dans la lignine du peuplier, Revue de biotechnologie végétale (2022). DOI : 10.1111/pbi.13935