加利福尼亞州沃爾諾特克里克 - 為了實(shí)現(xiàn)先進(jìn)生物燃料的全部潛力，這些生物燃料來源于木質(zhì)纖維素生物質(zhì)的非食物來源 - 例如農(nóng)業(yè)，林業(yè)和城市垃圾，以及楊樹，柳枝稷和芒草等作物 - 新技術(shù)可以有效且經(jīng)濟(jì)地將這種生物質(zhì)分解成單糖。現(xiàn)有的生物質(zhì)預(yù)處理技術(shù)通常來自紙漿和造紙工業(yè)，并且依賴于稀酸和堿來分解生物質(zhì)。然后將處理過的生物質(zhì)產(chǎn)物暴露于生物催化劑或酶，以釋放糖。

據(jù)報(bào)道，一類新的溶劑(稱為離子液體)在處理生物質(zhì)和提高從中釋放的糖的產(chǎn)量方面更有效。雖然離子液體可用于分解生物質(zhì)，但它們也可能阻礙預(yù)處理后用于產(chǎn)生糖的纖維素酶(通常來自真菌)的能力。為了幫助鑒定耐受離子液體的新酶，美國能源部(DOE)聯(lián)合基因組研究所(JGI)和美國能源部勞倫斯伯克利國家實(shí)驗(yàn)室聯(lián)合生物能源研究所(JBEI)的研究人員正在轉(zhuǎn)向完整的嗜鹽(耐鹽)生物的基因組序列。

作為這種生物能源相關(guān)的DNA測(cè)序和酶發(fā)現(xiàn)應(yīng)用的測(cè)試，由DOE JGI主任Eddy Rubin和JBEI解構(gòu)部副總裁Blake Simmons領(lǐng)導(dǎo)的研究人員使用了一種纖維素降解酶。一種從大鹽湖中分離出來的耐鹽微生物。有問題的微生物Halorhabdus utahensis來自生命樹的分支，稱為古細(xì)菌; H. utahensis是從大鹽湖的自然環(huán)境中分離出來的，并在DOE JGI進(jìn)行測(cè)序，作為細(xì)菌和古細(xì)菌基因組百科全書(GEBA)項(xiàng)目的一部分。

“這是耐鹽纖維素酶的唯一報(bào)告之一，也是唯一一個(gè)代表與嗜鹽環(huán)境中的離子液體相關(guān)的真正”基因組 - 功能“的報(bào)告，”該研究的Simmons 首次在線發(fā)表于6月30日， 2011年綠色化學(xué)。“這種策略增強(qiáng)了識(shí)別真正的強(qiáng)制性嗜鹽酶的可能性。”這種耐鹽酶，特別是纖維素酶，在工業(yè)實(shí)用性方面優(yōu)于傳統(tǒng)酶。

他們與來自以色列Ben Gurion大學(xué)的Jerry Eichler合作，在另一種haloarchaeal微生物中克隆并表達(dá)了來自H. utahensis的基因，并且能夠鑒定出一種能夠耐受高溫且對(duì)離子液體具有抗性的鹽依賴性酶。西蒙斯說：“這個(gè)項(xiàng)目已經(jīng)在基因組科學(xué)與能夠處理非?？量痰幕瘜W(xué)環(huán)境的酶的實(shí)現(xiàn)之間建立了非常重要的聯(lián)系，例如生物精煉中存在的化學(xué)環(huán)境。”

該小組計(jì)劃擴(kuò)大這項(xiàng)研究，以開發(fā)針對(duì)離子液體工藝技術(shù)量身定制的全套酶，目標(biāo)是展示完整的生物質(zhì)到糖的過程，他們希望能夠?qū)崿F(xiàn)先進(jìn)生物燃料的商業(yè)可行性。

該項(xiàng)目的其他貢獻(xiàn)者包括Tao Zhang，Natalia Ivanova，Seth Axen，Cheryl Kerfeld，F(xiàn)eng Chen，Nikos Kyrpides，DOE JGI的Jan-Fang Cheng以及現(xiàn)任昆士蘭大學(xué)的Philip Hugenholtz，以及Supratim Datta和Kenneth Sale of JBEI。

美國能源部聯(lián)合基因組研究所在美國能源部科學(xué)辦公室的支持下，致力于推進(jìn)基因組學(xué)研究，以支持與清潔能源生產(chǎn)，環(huán)境特征描述和清理相關(guān)的DOE任務(wù)?？偛课挥诩永Ｄ醽喼軼alnut Creek的DOE JGI提供集成的高通量測(cè)序和計(jì)算分析，使基于系統(tǒng)的科學(xué)方法能夠應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)。在Twitter上關(guān)注DOE JGI。

美國能源部聯(lián)合生物能源研究所是美國能源部科學(xué)辦公室于2007年建立的三個(gè)DOE生物能源研究中心之一。這些中心支持多學(xué)科，多機(jī)構(gòu)研究團(tuán)隊(duì)，追求生產(chǎn)纖維素生物燃料所需的基礎(chǔ)科學(xué)突破，或來自非食用植物纖維的生物燃料，在全國范圍內(nèi)具有成本效益。這些中心由勞倫斯伯克利國家實(shí)驗(yàn)室，橡樹嶺國家實(shí)驗(yàn)室和威斯康星大學(xué)麥迪遜分校與密歇根州立大學(xué)合作領(lǐng)導(dǎo)。