Wetenschap
De ontdekking van een mechanisme dat planten gebruiken om zaadolie te veranderen, kan van invloed zijn op industriële voedseloliën
Hoewel de techniek proof-of-concept is, zou deze ontdekking kunnen leiden tot een verbeterde productie van waardevolle oliën die in de voeding en door een reeks industrieën worden gebruikt. De studie, geleid door onderzoekers van de Washington State University, werd gepubliceerd in het tijdschrift Nature Communications .
"Wetenschappers werken al tientallen jaren aan het produceren van nieuwe zaadoliesamenstellingen, maar meestal krijg je slechts kleine hoeveelheden van de gewenste olie", zegt Phil Bates, WSU-professor en hoofdauteur van het onderzoek.
Bates en zijn co-auteurs ontdekten dat Physaria fendleri, een plant die verwant is aan canola, op natuurlijke wijze de vetzuursamenstelling in de zaadolie kan veranderen nadat deze al is gemaakt, iets waarvan niemand wist dat een plant dit kon doen. Ze ontdekten het genetische mechanisme dat Physaria gebruikt om die veranderingen aan te brengen, en hebben vervolgens een verwante plant genaamd Arabidopsis genetisch gemanipuleerd om dezelfde vetzuurveranderingen aan te brengen.
De gemodificeerde Arabidopsis overwon metabolische knelpunten en produceerde aanzienlijke hoeveelheden van een olie die lijkt op ricinusolie en die hij van nature niet produceert.
Plantaardige oliën worden gebruikt in de voedingsmiddelen-, farmaceutische, cosmetische, industriële, chemische en biobrandstofindustrie. De waarde van plantaardige oliën komt voort uit de vetzuursamenstelling. Ongeveer 90% van de olie is waardevol voor industrieel gebruik in gewassen zoals ricinusbonen, zei Bates.
Maar als de gewenste genen voor het maken van olie worden overgebracht naar een andere plant, zijn slechts kleine hoeveelheden van de geproduceerde olie bruikbaar voor de industrie. Het nieuw ontdekte mechanisme van oliebiosynthese toont een manier om die productie weer op gang te brengen.
"We hebben altijd gedacht dat wanneer planten tijdens de zaadontwikkeling olie verzamelen, dit het eindproduct is", zegt Bates, faculteitslid van het WSU's Institute of Biological Chemistry. "Maar we ontdekten dat Physaria, na het maken van olie, een deel van de vetzuren uit de olie verwijdert en vervangt door andere."
Deze oliën zouden de afhankelijkheid van het verbouwen van gevaarlijke gewassen, zoals castor, kunnen vervangen. Castorplanten zijn in de VS verboden omdat ze ook ricine produceren, een gevaarlijk gif. Ricinusolie is waardevol in industriële smeermiddelen, maar duur omdat slechts een paar landen de planten legaal of ecologisch kunnen laten groeien.
"We kunnen dit nieuwe biosynthetische proces gebruiken als een hulpmiddel om de oliesamenstelling te veranderen," zei Bates. "We staan op het startpunt om dit in gewassen te verwerken. We willen uiteindelijk gezonde vetzuren produceren die verder gaan dan industriële toepassingen."
Bates en zijn collega's kijken ook naar andere fabrieken om te zien of ze na de productie een vergelijkbare hermodellering van oliën uitvoeren.
"We hebben nog geen anderen geïdentificeerd, maar we hebben nog nooit eerder gekeken", zei Bates. "Dit is een nieuwe ontdekking waarvan niemand wist dat planten dat konden. We willen zien of gewone gewassen, zoals koolzaad, deze transformatie ook kunnen uitvoeren."
Andere mogelijke toepassingen voor dit proces zijn onder meer voedsel voor mensen en biobrandstoffen, vooral vliegtuigbrandstof.
Het project was een samenwerking tussen het Bates-lab en het Smertenko-lab, zowel in het Institute of Biological Chemistry van de WSU als in twee laboratoria van het Amerikaanse ministerie van Landbouw.