L'un des défis de la production de bioproduits (produits chimiques et matériaux fabriqués à partir d'organismes vivants) est de fournir de grandes quantités de blocs de construction bon marché et issus de sources durables à partir desquels ces produits peuvent être fabriqués. Le Joint Bioenergy Institute (JBEI) relève ce défi en développant des méthodes durables pour produire ces éléments constitutifs de bioproduits. Plus récemment, Les scientifiques du JBEI de la division des matières premières ont découvert comment produire de grandes quantités d'un bloc de construction prometteur, 2-pyrone-4, acide 6-dicarboxylique (PDC), dans les plantes.

Le PDC n'est normalement pas produit par des plantes comme celle utilisée dans cette étude, Arabidopsis thaliana. Plutôt, Le PDC est généralement synthétisé dans la nature par des bactéries du sol qui dégradent un composant des plantes appelé lignine (un composante végétale difficile à utiliser). Le chercheur principal de ce projet, Dr Aymerick Eudes, a expliqué que son équipe a réussi à « introduire une nouvelle capacité dans les plantes pour transformer les précurseurs de la lignine en PDC ». Spécifiquement, L'équipe du Dr Eudes a conçu des plantes d'A. thaliana pour produire des enzymes, qui proviennent de bactéries du sol (Corynebacterium glutamicum et Comamonas testosteroni), qui peut convertir la lignine en PDC.

L'accumulation de plastiques non biodégradables est devenue un énorme problème environnemental. Le ministère de l'Énergie (DOE) a récemment lancé le Plastics Innovations Challenge pour réduire considérablement les déchets plastiques d'ici 2030. Le PDC est un bioproduit attrayant qui peut être converti en divers produits de consommation, y compris les plastiques biodégradables, aider à résoudre le problème des déchets plastiques. Historiquement, il n'y a pas eu de moyen durable de faire du PDC, jusqu'à ce que les bactéries aient été récemment modifiées pour le synthétiser.

Dans cette étude, les chercheurs ont conçu la toute première voie de production à base de plantes pour PDC. La production pionnière de PDC dans les plantes permettra de produire des bioplastiques à moindre coût et de manière plus durable. Spécifiquement, Pour la croissance, ces plantes artificielles utilisent des ressources gratuites et « vertes », dioxyde de carbone atmosphérique et énergie solaire, tout en synthétisant PDC.

Les méthodes actuelles de production de plastique utilisent des combustibles fossiles tels que le pétrole et produisent des plastiques non biodégradables qui ne sont souvent pas recyclés et peuvent s'accumuler dans, et endommager les milieux naturels. Cette nouvelle méthode de production de PDC aidera les bioplastiques respectueux de l'environnement (qui sont biodégradables et issus de sources renouvelables) à concurrencer les plastiques traditionnels en réduisant leur coût de production.

Dans cette étude, des chercheurs ont génétiquement modifié une plante pour produire du PDC, un élément constitutif de bioproduit prometteur. La production de PDC dans la plante modifiée A. thaliana n'a eu aucun impact négatif sur sa croissance et a considérablement réduit la quantité de lignine présente dans la plante. Cela est probablement dû au fait que le processus de production de PDC détourne les ressources de la formation de lignine. Dans le cadre de la culture de plantes destinées à la production de biocarburants, cette diminution de la teneur en lignine est en fait bénéfique. Spécifiquement, réduire la quantité de lignine dans les plantes permet aux enzymes de décomposer plus efficacement un composant des plantes appelé cellulose (une fibre dure constituée de chaînes de sucres) en sucres précieux, que les microbes peuvent consommer pour produire des biocarburants.

Dr Chien-Yuan Lin, scientifique du projet à JBEI et le premier auteur de l'étude, note qu'il s'agit d'une stratégie « unique « gagnant-gagnant » pour promouvoir à la fois la production de biocarburants et de bioproduits à partir de plantes. La technologie de production PDC développée à JBEI a le potentiel d'être transférée d'A. thaliana (une espèce végétale qui n'est pas couramment cultivée en dehors des laboratoires paramètres) aux cultures bioénergétiques et pourrait améliorer la viabilité économique, et durabilité, de produire des bioplastiques et des biocarburants" dans ces cultures. En effet, Le Dr Lin a déclaré que « les résultats de cette étude nous ont motivés à étudier l'effet de la production de PDC dans le sorgho modifié, une culture bioénergétique attrayante promue par le DOE." Le Dr Lin a déclaré qu'il avait hâte de déterminer si le sorgho producteur de PDC présentait "les mêmes traits bénéfiques" observés chez les plantes A. thaliana productrices de PDC en testant le sorgho modifié sur le terrain .