H人类已经驯化了许多农作物，但树木却基本上远离了我们。这是因为培育新的树木品种需要数十年的时间。1现在，一个团队将机器学习和先进的CRISPR技术相结合，在很短的时间内创造出具有工业和环境所需特性的树木。
木材含有约25%的木质素,2但造纸和纤维工业将其去除，因为它会降低产品质量，例如，与空气接触会使纸张变黄。北卡罗来纳州立大学(NCSU)的基因组编辑专家、该论文的合著者鲁道夫·巴兰古(RodolpheBarrangou)表示，降低树木本身的木质素含量将减少这一过程的需要，该论文最近发表在《科学》杂志上。3
Barrangou和他的同事使用预测机器学习模型来识别杨树(毛果杨)中的基因，他们可以修改这些基因以创造纤维生产的理想特性，包括增加纤维素与木质素的比率。在该模型提供的数千种编辑策略中，该团队选择了七种，这些策略都涉及改变三到六个基因。
为了通过实验测试这些策略，该团队使用了多重CRISPR，这是一种基因工程技术，可同时针对多个基因生成174个工程树系。在温室内生长六个月后，与野生型树木相比，CRISPR树木在所需的木材特性方面表现出显着改善。在最严重的情况下，木质素含量减少了29%，纤维素与木质素的比率增加了228%。
“(这)无疑突破了已完成的工作的界限，”共同作者、北卡罗来纳州立大学森林生物技术学家杰克·王(JackWang)说。Wang和Barrangou是TreeCo的联合创始人，该公司是一家利用CRISPR增强树木的公司。他说，以前没有人同时针对树木中的如此多的基因。
然而，基因变化意味着许多经过编辑的树木生长速度要慢得多。尽管如此，该团队的分析表明，经过CRISPR编辑的木材可能会提高纤维生产效率并减少碳足迹，因为去除多余木质素所需的能量和化学输入将会减少。
从木材中去除木质素的过程“在材料、溶剂、能源、压力方面”要求非常高，吕讷堡卢法纳大学(LeuphanaUniversityofLüneburg)的瓦尼亚·祖因·蔡德勒(VâniaZuinZeidler)表示，他研究的是可持续化学，但没有参与这项工作。她说，这使得这项研究非常有意义，特别是考虑到气候危机。
但根特大学植物生物技术学家WoutBoerjan表示，一旦树木走出去，这种方法可能就不那么令人信服了。他也没有参与这项研究，但之前曾与Wang合作过。温室条件与田间条件可能有很大不同，因此他担心生长会进一步受到影响。
该团队承认存在这种风险。在实验室中做到这一点只是一个初步的里程碑，巴兰古说，他和他的同事打算在田间测试他们的新林木线。这也是他们创建多条生产线进行测试的原因。
“拥有这些原型真是太棒了，”说Boerjan讲述了该团队取得的巨大遗传变异。“我希望其中一些产品线能够在该领域提供相当好的性能。”