美国能源部布鲁克海文国家实验室的科研团队通过基因工程改良杨树，使其能够生产可用于制造生物降解塑料和其他产品的化学物质。这项研究成果已发表于《植物生物技术杂志》。基因工程杨树作为生物能源作物，通过代谢途径的调整，实现了高价值材料的生物合成，为可持续材料开发提供了新途径。

研究团队对杂交杨树进行了基因改造，导入了来自土壤微生物的五个基因，构建了一条合成代谢途径。该途径使树木能够产生2-吡喃酮-4,6-二羧酸(PDC)，这是一种可用于高性能塑料和涂料的化合物。同时，树木还合成了具有工业和医药用途的原儿茶酸与香草酸。这一成果展示了基因工程杨树在生物基材料生产方面的潜力。

改良后的树木内部结构出现多项积极变化。其细胞壁中木质素含量降低，半纤维素含量上升，使得生物质更易分解。转基因树木的葡萄糖产量提高了25%，木糖产量增加了2.5倍，这些糖类是生产生物燃料与其他生物产品的关键原料。基因工程杨树还表现出更强的环境适应性，其树皮与根部积累的木栓质有助于在盐碱土壤中保持水分与养分。

领导该研究的布鲁克海文国家实验室生物学家刘长军表示：“这项研究展示了杨树代谢的‘可塑性’或灵活性，以及通过基因工程改造抗逆作物以生产多种所需产品的可行性。”研究团队包括来自联合生物能源研究所与京都大学的科研人员。

目前，所有实验数据均基于温室栽培的植株。下一步研究将集中在田间试验，以验证基因工程杨树在实际环境中的生长稳定性与化合物产量。科研人员将继续优化代谢途径，提升目标化合物的合成效率，推动该技术向产业化应用发展。

更多信息： Nidhi Dwivedi 等人，《工程化 2‐吡喃酮‐4,6‐二羧酸生产揭示杨树的代谢可塑性》，《植物生物技术杂志》 (2025)。期刊信息： 《植物生物技术杂志》