Các nhà nghiên cứu tại Đại học Maryland (Hoa Kỳ) đã biến đổi gen của một số loài cây thuộc chi dương để tạo ra gỗ ép có chất lượng cao mà không cần sử dụng hóa chất hay quy trình chế biến tốn nhiều năng lượng. Gỗ kỹ thuật, được làm từ gỗ truyền thống - thường được coi là một lựa chọn thay thế có thể tái tạo cho các vật liệu xây dựng truyền thống như thép, xi măng, kính và nhựa. Nó cũng có tiềm năng lưu trữ carbon trong thời gian dài hơn so với gỗ truyền thống vì có khả năng chống suy thoái, giúp giảm phát thải carbon. Tuy nhiên, trở ngại lớn đối với tính bền vững thực sự của gỗ kỹ thuật là quy trình sản xuất đòi hỏi phải sử dụng hóa chất dễ bay hơi, sử dụng lượng lớn năng lượng và tạo ra nhiều chất thải. Các nhà nghiên cứu đã chỉnh sửa một gen duy nhất trong cây thuộc chi dương giúp cây cho gỗ sẵn sàng cho việc gia công mà không cần qua xử lý.
GS Yiping Qi - Khoa Khoa học thực vật và kiến trúc cảnh quan, Đại học Maryland, tác giả chính của nghiên cứu chia sẻ, nhóm nghiên cứu rất phấn khởi khi chứng minh được một phương pháp sáng tạo kết hợp giữa kỹ thuật di truyền và kỹ thuật gỗ, để cô lập và lưu trữ carbon bền vững trong dạng gỗ siêu cứng. Việc lưu trữ carbon là điều rất quan trọng trong “cuộc chiến” chống biến đổi khí hậu, và loại gỗ kỹ thuật này có thể có nhiều ứng dụng trong nền kinh tế sinh học tương lai.
Trước khi gỗ được xử lý để có các tính chất cấu trúc như độ bền cao hoặc khả năng chống tia UV, cho phép thay thế thép hoặc bê tông, nó phải được loại bỏ một thành phần chính gọi là lignin. Trước đây, các nhà nghiên cứu tại Đại học Maryland đã phát triển thành công các phương pháp loại bỏ lignin bằng nhiều hóa chất khác nhau, trong đó có việc sử dụng enzyme và công nghệ vi sóng để loại bỏ thành phần này. Với nghiên cứu mới này, GS Yiping Qi và các đồng nghiệp đã tìm cách phát triển một phương pháp không phụ thuộc vào hóa chất, không tạo ra chất thải hóa học hoặc sử dụng lượng lớn năng lượng. Sử dụng công nghệ chỉnh sửa cơ sở để loại bỏ một gen quan trọng gọi là 4CL1, các nhà nghiên cứu đã tạo ra những cây thuộc chi dương có hàm lượng lignin thấp hơn 12,8% so với cây dương tự nhiên. Kết quả này tương đương với các phương pháp xử lý hóa học được sử dụng trong việc chế tạo các sản phẩm gỗ kỹ thuật.
Nhóm nghiên cứu đã tiến hành trồng những cây thuộc chi dương được chỉnh sửa gen bên cạnh các cây không được chỉnh sửa trong nhà kính trong 6 tháng. Họ không thấy có sự khác biệt về tốc độ tăng trưởng và không có sự khác biệt đáng kể về cấu trúc giữa các cây đã chỉnh sửa và chưa chỉnh sửa.
Cây sau khi được biến đổi gen không cần xử lý bằng hóa chất để có thể tạo ra được sản phẩm gỗ ép đạt chuẩn.
Để kiểm tra khả năng ứng dụng của những cây biến đổi gen, nhóm nghiên cứu do GS Liangbing Hu dẫn đầu đã sử dụng nó để sản xuất mẫu gỗ ép có độ bền cao, tương tự như ván dăm, thường được dùng trong sản xuất đồ nội thất. Gỗ ép được tạo ra bằng cách ngâm gỗ trong nước dưới môi trường chân không và sau đó ép nóng cho đến khi gỗ gần bằng 1/5 độ dày ban đầu. Quá trình này làm tăng mật độ các sợi gỗ. Trong gỗ tự nhiên, lignin giúp các tế bào duy trì cấu trúc của chúng và ngăn chặn chúng bị nén. Hàm lượng lignin thấp hơn trong gỗ đã qua xử lý hóa học hoặc gỗ biến đổi gen cho phép các tế bào nén đến mật độ cao hơn, tăng cường độ bền cho sản phẩm cuối cùng.
Để đánh giá hiệu suất của cây dương đã chỉnh sửa gen, nhóm nghiên cứu cũng sản xuất gỗ ép từ cây dương tự nhiên, sử dụng gỗ chưa qua xử lý và gỗ đã qua xử lý hóa học truyền thống để giảm hàm lượng lignin. Họ phát hiện ra rằng, gỗ ép từ cây thuộc chi dương biến đổi gen có hiệu suất tương đương với gỗ tự nhiên đã qua xử lý hóa học. Cả hai loại đều có mật độ cao hơn và bền hơn 1,5 lần so với gỗ ép tự nhiên chưa qua xử lý. Gỗ ép từ cây thuộc chi dương biến đổi gen có độ bền kéo tương đương với hợp kim nhôm 6061 và gỗ ép đã qua xử lý hóa học.
Xuân Bình (theo ScienceDaily)