La
biomasa lignocelulósica
es el material orgánico más abundante en la Tierra, durante miles de
años se ha utilizado para la
alimentación animal, y durante
los últimos dos siglos ha sido un
elemento básico de la industria
papelera. Este recurso abundante,
sin embargo, también podría suministrar los azúcares necesarios para producir biocombustibles avanzados que pueden
complementar o sustituir a los
combustibles fósiles.
Un
desafío importante a sortear para conseguir este objetivo es encontrar
maneras más rentables de extraer los azúcares. Los pasos principales para lograr este objetivo están siendo adoptados por los
investigadores del Joint BioEnergy Institute (JBEI) en el Departamento
de Energía de los E.E.U.U., quienes a través de herramientas de la biología sintética, han diseñado plantas saludables
cuya biomasa lignocelulósica
es más fácilmente descompuesta en azúcares
simples para biocombustible.
Dominique Loque y sus colegas han trabajado sobre Arabidopsis, las paredes celulares secundarias de estas plantas se han manipulado genéticamente para reducir la producción de lignina y aumentar el rendimiento de los azúcares de combustible.
Loque y su grupo de investigación se han centrado en reducir la obstinación natural de las paredes celulares de las plantas a renunciar a la fabricación de azúcares. A diferencia de los azúcares simples a base de almidón de maíz y otros granos, los azúcares de polisacáridos complejos en las paredes celulares de la planta están encerrados dentro de un polímero aromático resistente llamado lignina. Lograr que estos azúcares se liberen de sus jaulas de lignina ha requerido el uso de productos químicos costosos y no amigables con el medio ambiente a altas temperaturas, un proceso que eleva los costos de producción de biocombustibles a partir de estos azúcares.
Según Loque la lignina es el principal contribuyente a la obstinación de la pared celular para integrar sus polímeros de polisacáridos y reducir su extractabilidad y accesibilidad a las enzimas hidrolíticas. Desafortunadamente la mayoría de los esfuerzos para reducir el contenido de lignina durante el desarrollo de la planta se han traducido en la reducción severa del rendimiento de biomasa y una pérdida de la integridad de los vasos conductores, tejidos responsables de la distribución de agua y de los nutrientes desde las raíces a los demás órganos.
Dominique Loque y sus colegas han trabajado sobre Arabidopsis, las paredes celulares secundarias de estas plantas se han manipulado genéticamente para reducir la producción de lignina y aumentar el rendimiento de los azúcares de combustible.
Loque y su grupo de investigación se han centrado en reducir la obstinación natural de las paredes celulares de las plantas a renunciar a la fabricación de azúcares. A diferencia de los azúcares simples a base de almidón de maíz y otros granos, los azúcares de polisacáridos complejos en las paredes celulares de la planta están encerrados dentro de un polímero aromático resistente llamado lignina. Lograr que estos azúcares se liberen de sus jaulas de lignina ha requerido el uso de productos químicos costosos y no amigables con el medio ambiente a altas temperaturas, un proceso que eleva los costos de producción de biocombustibles a partir de estos azúcares.
Según Loque la lignina es el principal contribuyente a la obstinación de la pared celular para integrar sus polímeros de polisacáridos y reducir su extractabilidad y accesibilidad a las enzimas hidrolíticas. Desafortunadamente la mayoría de los esfuerzos para reducir el contenido de lignina durante el desarrollo de la planta se han traducido en la reducción severa del rendimiento de biomasa y una pérdida de la integridad de los vasos conductores, tejidos responsables de la distribución de agua y de los nutrientes desde las raíces a los demás órganos.
Para superar el
problema de lignina, Loque y sus colegas reconfiguraron la regulación de la biosíntesis de la lignina y crearon un bucle artificial positivo de retroalimentación (APFL por sus siglas en inglés) para mejorar la biosíntesis de la pared celular secundaria en un tejido específico. La idea era reducir la obstinación de la pared celular y aumentar el contenido de polisacáridos sin afectar el desarrollo de la planta.
Los investigadores aplicaron el APFL a las plantas de
Arabidopsis de modo
que la biosíntesis de
lignina se
desconectó de la pared celular
secundaria, entonces se pudo mantener la integridad de los
vasos conductores y fueron capaces de
producir plantas
sanas con lignina reducida y la deposición mejorada de los
polisacáridos en las
paredes celulares. En otras palabras, los investigadores lograron acumular mas azúcar en plantas mejoradas sin estropearlo con la lignina.
Loque y sus colegas creen que la
estrategia APFL que ellos utilizaron para mejorar
la deposición de polisacárido en las paredes celulares de sus plantas
de Arabidopsis también podría ser rápidamente implementada en otras especies
de plantas vasculares. Esto podría aumentar el contenido
de la pared celular para el beneficio de la producción de papel y la
industria forrajera, así como para aplicaciones de bioenergía. Actualmente
están desarrollando nuevas versiones e incluso mejores de estas
estrategias.
Interesante, mas celulosa con
menos lignina, trataré de averiguar mas acerca de la estrategia APFL. Para
mas información "Engineering secondary cell wall
deposition in plants" es el título del
paper publicado con la investigación.
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