树脂可以替代从打印机墨水到鞋油等各种化石燃料

火炬松并不是圣诞树爱好者的首选。它不像冷杉或云杉那样紧凑，而且针叶较长，因此不适合用来装饰圣诞树。但火炬松却有着悠久的历史。

奥古斯塔国家高尔夫俱乐部第 17 洞的著名艾森豪威尔树曾是艾森豪威尔总统的祸根。他在打球时多次击中这棵树，因此要求俱乐部将其砍掉。为了避免冒犯总统，俱乐部主席突然休会，而不是拒绝他的请求。（2014 年，一场冰暴严重损坏了这棵树，这位已故总统终于如愿以偿。）火炬松种子也随阿波罗 14 号一起旅行，并在返回后被种植在全国各地，包括白宫的土地上。其中一些月球树至今仍存活。

如今，火炬松正发挥着更崇高的作用，帮助减少对化石燃料的需求。研究人员通过修改火炬松的基因，找到了一种逆向工程方法，可以模拟火炬松生产树脂的过程。这一发现可以帮助制造商生产出更环保的替代品，以替代目前用石油和天然气制成的一系列产品，包括表面涂层、粘合剂、印刷油墨、香精、香料、维生素、家用清洁产品、油漆、清漆、鞋油和油毡。

华盛顿州立大学生物化学研究所教授马克·兰格表示：“树脂的化学成分与目前从原油中提取的某些馏分的化学成分没有太大区别。”兰格希望改进树脂的生产，以帮助减少化学工业对化石燃料的依赖。

“这些是经过数百万年形成的化石资源，”他说。“它们也是不可再生的，这意味着一旦耗尽，就没有办法在合理的时间内补充。在原油这种廉价原材料出现之前，松脂被海军用品行业采收并转化为许多常见的家用商品。”

目前，只有两种行业能从松树中产生商业价值——木材和纸张。因此，在进行实验时，“我们思考如何减少对化石资源的依赖，同时增加可再生资源的使用，”兰格说。他们的研究结果发表在《实验植物学杂志》上。

“我们的近期目标是开始了解松树如何产生大量树脂，”Lange 解释道。“我们的长期愿景是利用这些知识培育出能产生大量树脂的树木。这些树木仍然可以可持续地被采伐用于木材和纸浆造纸行业，但树脂可能作为绿色化学品的来源提供附加值。换句话说，我们并不认为树脂是主要产品，而是一种高价值的副产品。包括扩大规模在内的大部分商业基础设施已经到位。”

兰格和他的同事们解剖了火炬松用来生产油树脂的机制，油树脂是树脂中的一种有毒成分，为树木提供了抵御昆虫和病原体的重要防御手段。动物可以逃离捕食者，但树木没有这种能力，所以火炬松会产生油树脂。这种化学物质毒性极大，以至于火炬松必须将其储存在称为树脂管的专门隔间中，以防止中毒。

为了了解树木如何制造油树脂，研究人员研究了树脂管周围的细胞，并用配备激光的显微镜将其切开。“本质上，你要做的就是在想要切开的区域周围画出轮廓，然后激光会沿着你画的轮廓将其炸掉，”兰格说。

研究人员随后将树脂管附近的细胞与较远的细胞进行比较，以找到触发油树脂生产的基因。“我们的工作有助于揭示松树树脂生产的潜在机制，这种分泌物也可以作为生产可再生绿色化学品的基础，”他说。兰格说，了解火炬松的基因蓝图将有助于科学家提高松树的树脂产量，甚至在不同的物种（如大肠杆菌或酵母）中复制树脂生产机制。这样做可以帮助降低树脂的成本，使其与石油和天然气的化学副产品具有竞争力。

植物已成为生产众多消费品的宝贵资源，包括吗啡和化疗药物等药物、芳香疗法精油、雌激素仿制药、抗氧化剂、止痛大麻二酚（不是让人兴奋的物质），以及大多数人最喜欢的兴奋剂咖啡因。“作为天然工厂，植物是行业领导者，”兰格说。

通过取代石油和天然气作为资源，植物可以帮助世界摆脱对化石燃料的依赖，从而帮助应对气候变化。目前依赖石油和天然气制造这些产品的制造商将需要从其他地方寻找原材料。植物可以提供这些原材料。“科学界普遍一致认为，气候变化是人类面临的最紧迫挑战之一，”兰格说。“我认为，我们可以将树脂视为现有商业流程的副产品，从而在化学领域有所作为，这将带来经济和环境方面的益处。”

玛琳·西蒙斯为 Nexus Media 撰稿，这是一家涵盖气候、能源、政策、艺术和文化的联合通讯社。