SBIR Phase II: Genetic improvement of loblolly pine for increased wood density and improved wood quality

SBIR 第二阶段:火炬松的遗传改良,以增加木材密度并改善木材质量

基本信息

  • 批准号:
    1831226
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 74.87万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2018
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2018-09-01 至 2021-08-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

The broader impact/commercial potential of this Small Business Innovation Research (SBIR) Phase II project is to engineer loblolly pine to increase wood density (yield) by 20% with no additional land, water, or fertilizer use requirements. With global demand for wood products expected to rise 60% by 2060, managed pine plantations will play a key role in helping to meet this need. By identifying and studying the genes that control plant development, particularly as they relate to cellulose (wood) production in the cell wall, the tree's natural ability to capture and utilize carbon dioxide (CO2) for more wood growth has been enhanced through genetic engineering. This technology will strengthen the United States' position as the leading producer and exporter of commercial wood products, i.e., pulpwood for paper, sawtimber for lumber, and wood pellets for fuel. Additionally, with advancements in the understanding of the pine genome, the work proposed here will stimulate the development of novel innovations in the field of forest genetics while the proposed genetically engineered seedlings help to address growing industry needs for commercial wood products.This SBIR Phase II project will develop a more efficient approach to engineering high wood density loblolly pine varieties. In contrast to traditional breeding, which has seen a modest 6% increase in wood density improvements over the past 20 years, this work proposes to increase wood density in pine by 20% through application of a directed, "gene trait" method to genetically engineer loblolly pine by altering secondary cell wall gene regulation. The proposed research will utilize a newly improved pine transformation protocol to scale up prototype production of tree seedlings designed with patent-pending, cell wall gene platform technologies. Also, this work establishes a pine engineering pipeline using germplasm adapted to different selective environments. This will streamline the production process while allowing for faster testing and development of technologies that improve growth traits in multiple growing regions. Specifically, plants engineered with this method will be tested for their long-term wood quality characteristics in both greenhouse and field trials. The goal of this project is to establish a commercial scale production program for loblolly pine engineered seedlings, and prepare for field testing and ultimately commercial sales of the cell wall platform technologies that have been developed.This award reflects NSF's statutory mission and has been deemed worthy of support through evaluation using the Foundation's intellectual merit and broader impacts review criteria.
这个小企业创新研究(SBIR)第二阶段项目的更广泛的影响/商业潜力是设计火炬松,使木材密度(产量)增加20%,而无需额外的土地,水或肥料使用要求。 预计到2060年,全球对木材产品的需求将增长60%,管理的松树种植园将在帮助满足这一需求方面发挥关键作用。通过鉴定和研究控制植物发育的基因,特别是与细胞壁中纤维素(木材)生产有关的基因,树木捕获和利用二氧化碳(CO2)的天然能力通过基因工程得到了增强。这项技术将加强美国作为商业木材产品主要生产国和出口国的地位,造纸用的纸浆材、木材用的锯材和燃料用的木屑。此外,随着对松树基因组的理解的进步,这里提出的工作将刺激森林遗传学领域的新创新的发展,同时提出的基因工程苗木有助于解决日益增长的工业对商业木材产品的需求。SBIR第二阶段项目将开发一种更有效的方法来工程化高木材密度火炬松品种。与传统育种相比,在过去的20年里,木材密度的改善只增加了6%,这项工作提出了通过应用定向的“基因性状”方法,通过改变次生细胞壁基因调控,对火炬松进行基因工程改造,使松树的木材密度增加20%。拟议的研究将利用一种新改进的松树转化方案来扩大树苗的原型生产,这些树苗是用正在申请专利的细胞壁基因平台技术设计的。此外,这项工作建立了一个松树工程管道使用种质适应不同的选择性环境。这将简化生产过程,同时允许更快地测试和开发技术,以改善多个种植区域的生长性状。具体而言,用这种方法改造的植物将在温室和田间试验中测试其长期木材质量特性。该项目的目标是建立火炬松工程苗的商业规模生产计划,并为已开发的细胞壁平台技术的现场测试和最终商业销售做好准备。该奖项反映了NSF的法定使命,并通过使用基金会的知识价值和更广泛的影响审查标准进行评估,被认为值得支持。

项目成果

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