Wetenschappers hebben een opmerkelijke ontdekking gedaan in de genetica van de populierenboom. Deze bevindingen, voortkomend uit onderzoek van de Universiteit van Missouri in samenwerking met het Oak Ridge National Laboratory en de Universiteit van Georgia, kunnen de manier waarop we biomassa gebruiken voor brandstoffen en duurzame materialen fundamenteel veranderen. De studie, gepubliceerd in het prestigieuze tijdschrift Proceedings of the National Academy of Sciences, werpt nieuw licht op de potentie van planten om een duurzamere toekomst te creëren.
Van hout naar energie, een kwestie van chemie
De kern van de ontdekking ligt bij lignine, een natuurlijke, complexe stof die planten hun stevigheid geeft en cruciaal is voor de transport van water en voedingsstoffen. Deze houtstof vormt echter een grote uitdaging bij de verwerking van biomassa, omdat de sterke, moeilijk afbreekbare structuur de extractie van suikers en andere verbindingen voor biobrandstoffen bemoeilijkt. Het vereist vaak kostbare en energie-intensieve chemische processen om lignine te omzeilen of af te breken.
De onderzoekers onder leiding van professor Thomas Juenger en zijn team, ontdekten dat populieren de chemische samenstelling van deze lignine aanpassen op basis van hun omgeving. Ze analyseerden 784 populierenklonen, verzameld uit een breed geografisch gebied variërend van Texas tot Canada. Hierbij bleek dat bomen in warmere, zuidelijk gelegen klimaten lignine produceren met een hogere verhouding van de bouwstenen syringyl en guaiacyl, afgekort als S/G-verhouding. Dit is een cruciale bevinding, want een hogere S/G-verhouding maakt het hout veel gemakkelijker te verwerken en te kraken tot biobrandstoffen en andere producten.
Het aanpassen van bomen, en planten in het algemeen, om ze efficiënter te maken voor de productie van biomassa en biobrandstof is een belangrijk onderzoeksthema. Deze natuurlijke variatie bij de populier geeft de wetenschap een belangrijke aanwijzing over hoe dit op grote schaal kan worden bereikt, zonder dat er grootschalige genetische manipulatie nodig is. Het biedt een route naar ‘biomasse-gewassen’ die inherent gemakkelijker te verwerken zijn.
Twee onverwachte vondsten met grote potentie
Het onderzoek bracht nog twee verrassende ontdekkingen aan het licht. Allereerst werd een mutatie gevonden in een enzym van de celwand, CAD9 genaamd, dat de genoemde S/G-verhouding regelt. Door dit mechanisme beter te begrijpen, kunnen genetici wellicht gerichter aan de slag om planten te optimaliseren. Volgens professor Juenger is de natuurlijke variatie in de populier essentieel om te begrijpen welke genen van invloed zijn op de eigenschappen van lignine.
Ten tweede vonden de onderzoekers een zeldzame, eenvoudiger vorm van lignine, de zogenaamde C-lignine, in de populier. Deze vorm, die zelden in hoge concentraties voorkomt in commercieel belangrijke gewassen, is veel gemakkelijker te verwerken. De aanwezigheid van C-lignine zou de conversie van plantenbiomassa naar waardevolle grondstoffen aanzienlijk efficiënter kunnen maken. Jabed Iqbal, een co-auteur van de studie en assistent-professor in Bioengineering aan de Universiteit van Missouri, benadrukt de zeldzaamheid van C-lignine en de grote potentie die het biedt voor industriële toepassingen.
De onderzoeksgroep is inmiddels gestart met genetische modificatie van populieren en sojabonen om de hoeveelheid van deze zeldzame, bruikbare C-lignine te verhogen. Het uiteindelijke doel is om met deze inzichten de bio-economie een flinke impuls te geven en de afhankelijkheid van fossiele grondstoffen verder te verminderen. Deze inzichten laten zien dat zelfs in bekende plantensoorten nog grote kansen liggen voor de energietransitie en de ontwikkeling van duurzame materialen. De populier, een snelgroeiende boom, zou hiermee een cruciale rol kunnen spelen in een groenere toekomst.
Bron: Zhu, W., et al. (2025). “Factors underlying a latitudinal gradient in the S/G lignin monomer ratio in natural poplar variants.” Proceedings of the National Academy of Sciences.
Foto: Rahime Gül, Pexels.com
