MEDIANTE INGENIERÍA GENÉTICA EN ESPECIES DE ARBOLES LEÑOSOS SE HA AUMENTADO SU PRODUCCIÓN DE BIOMASA IMPORTANTE EN EL SECTOR DE BIOENERGÍA

Gracias a la biotecnología, los investigadores de la Universidad Politécnica de Madrid (UPM) han aumentado la producción de especies leñosas. Este resultado es de gran interés para el mercado de la energía. 

Mediante la modificación de la expresión de los genes responsables de la creación de ramas durante el primer año de especies leñosas, los investigadores del Centro de Biotecnología y Genómica de Plantas (CBGP UPM-INIA), de la  UPM y el Instituto Nacional para la Investigación y Experimentación Agrícola (INIA), han encontrado una manera de aumentar la producción de biomasa de una plantación forestal, sin alterar su crecimiento, ni la composición o anatomía de la madera. Estos resultados tienen un importante valor de mercado para el sector de la bioenergía, por lo que este estudio ha sido protegido por una patente. 

Las yemas laterales de la mayoría de las especies leñosas en áreas cálidas y frías no brotan en la misma temporada en la que han nacido. Estos brotes, llamados prolépticos, permanecen latentes y no crecen hasta la primavera siguiente. Sin embargo, algunos brotes laterales brotan durante la misma temporada como en los álamos yotras especies salicáceas y muchas especies tropicales. De esta manera, una ramificación siléptica puede aumentar la cantidad de ramas, el área foliar y el crecimiento de los árboles en general, sobre todo durante sus primeros años de vida. 

Sobre esa base, los investigadores de la UPM han utilizado un procedimiento biotecnológico para modificar los niveles de expresión génica del gen RAV1 que incrementa el desarrollo de ramificación siléptica de especies leñosas. De esta manera, los investigadores han encontrado una manera de aumentar la producción de biomasa de una plantación de álamo. Este proceso de modificación genética es potencialmente aplicable a cualquier especie leñosa y usa sus características de adaptación a un hábitat particular. 

El procedimiento biotecnológico utilizado por estos investigadores puede garantizar los rendimientos de producción sostenible de biomasa de especies leñosas sin afectar a la demanda de alimentos. Estos resultados pueden también mitigar los efectos del calentamiento global y mejorar la seguridad energética.

INVESTIGADORES MODIFICAN GENÉTICAMENTE ÁRBOLES PARA HACER MAS FÁCIL LA PRODUCCIÓN DE PAPEL ENTRE OTROS BENEFICIOS

Investigadores han manipulado genéticamente árboles que serán más fáciles de descomponer para producir papel y biocombustible, un avance que supondrá el uso de menos productos químicos, menos energía y creación de menos contaminantes ambientales.

Uno de los mayores impedimentos para la industria de la  pulpa y el papel, así como la industria emergente de los biocombustibles es un polímero que se encuentra en la madera conocida como la lignina. La lignina constituye una parte sustancial de la pared celular de la mayoría de las plantas y es un impedimento para el procesamiento de la pulpa, del papel y de biocombustibles. Actualmente la lignina debe ser removida, un proceso que requiere significativamente de productos químicos y de energía, además de producir residuos indeseables.

Los investigadores utilizaron la ingeniería genética para modificar la lignina y hacerla más fácil de romper sin afectar negativamente a la fuerza del árbol. Shawn Mansfield, profesor de Ciencias de la Madera de la Universidad de Columbia Británica indica que están modificando los árboles para que sean procesados ​​con menor energía y menos productos químicos , y en última instancia recuperar más carbohidratos de la madera que en la actualidad.

Los investigadores habían intentado previamente hacer frente a este problema mediante la reducción de la cantidad de lignina en los árboles por supresión de genes, que a menudo resultó en árboles con retraso en el crecimiento o eran susceptibles al viento, la nieve, a las plagas y patógenos.

La estructura de la lignina naturalmente contiene enlaces éter que son difíciles de degradar. Los científicos utilizaron la ingeniería genética para introducir enlaces éster en la cadena principal de la lignina los cuales son más fáciles de descomponer químicamente.

La nueva técnica permite que la lignina pueda ser recuperada más eficazmente y usada en otras aplicaciones, tales como adhesivos, fibras de carbono y aditivos para pinturas.

La estrategia de modificación genética empleada en este estudio también podría utilizarse en otras plantas como los pastos los cuales podrían ser utilizados como un nuevo tipo de combustible que reemplace al petróleo.

La modificación genética de este tipo es un tema polémico, pero hay maneras de asegurar que los genes en cuestión no se diseminen al bosque. Estas técnicas incluyen cultivos bajo control lejos de bosques nativos, así la polinización cruzada no sea posible; introducción de genes para hacer solo árboles masculinos o femeninos o en su defecto, plantas estériles; y talar los árboles antes de que alcancen la madurez reproductiva.

En el futuro, los árboles modificados genéticamente podrían ser plantados como un cultivo agrícola, y no en los bosques nativos. El álamo es un cultivo con potencial energético para la industria de los biocombustibles debido a que el árbol crece rápidamente y en tierras agrícolas marginales. 

Por ultimo, Mansfield opina que nuestra sociedad es dependiente del petróleo  pues confiamos en el mismo recurso para todo, desde teléfonos inteligentes a la gasolina. Se tiene que diversificar y aliviar la presión de los combustibles fósiles. Árboles y plantas tienen un enorme potencial para contribuir carbono a nuestra sociedad.

DESARROLLAN PAPATAS MODIFICADAS GENÉTICAMENTE RESISTENTES AL HONGO PHYTOPHTHORA INFESTANS

Científicos británicos han desarrollado unas patatas modificadas genéticamente que son resistentes a la plaga del hongo Phytophthora infestans, que se considera la mayor amenaza para el tubérculo. Este logro, que ha requerido tres años de estudio, necesita ahora la aprobación de la UE para que se pueda comercializar.

La Phytophthora infestans ha afectado a los agricultores a lo largo de generaciones y fue la responsable de la hambruna irlandesa de la década de 1840. Según explican los expertos, las patatas son especialmente vulnerables a este hongo, que aparece en zonas de gran humedad. La velocidad con la que esta infección se afianza y el impacto que causa son devastadores y pueden llegar a afectar a seis millones de toneladas de las patatas producidas en Reino Unido en un año.

Ante estas cifras, los investigadores del Centro John Innes y el Laboratorio Sainsbury comenzaron a buscar una solución agregando un gen a las patatas, de un pariente silvestre de América del Sur. A su juicio, el uso de técnicas para agregar genes extra fue crucial en el desarrollo de una planta resistente a la plaga.

Jonathan Jones, autor principal del estudio, señala que la cría de parientes silvestres es laboriosa y lenta, y para cuando un gen se introdujo con éxito en una variedad cultivada ya puede haber desarrollado la capacidad para superar la plaga.

En 2012, el tercer año de la prueba, todas las patatas no modificadas genéticamente se infectaron con el tizón tardío de agosto, mientras que los vegetales modificados permanecieron totalmente resistentes al final del experimento. Hubo también una diferencia en el rendimiento, con la nueva variedad se produjo el doble de cantidad de tubérculos.

Lo que los autores del trabajo no pueden comentar es el sabor de estas patatas, ya que se les prohibió comer la variedad transgénica. Sin embargo, aseguran que los nuevos genes no tienen por qué afectar al sabor.

Jones concluye que el balance será a favor de los agricultores. Puede que tengan que pagar más por la semilla, pero van a ahorrar en fungicida.

GENETISTAS CONSIGUEN AVANCES SIGNIFICATIVOS EN ÁLAMOS MODIFICADOS GENÉTICAMENTE

Genetistas forestales en la Universidad Estatal de Oregón (OSU) han creado álamos genéticamente modificados que crecen más rápido, tienen resistencia a las plagas de insectos y son capaces de mantener la expresión de los genes insertados durante al menos 14 años.

El avance podría ser especialmente útil en las industrias del papel y la pulpa, y en la industria emergente de los biocombustibles que podría basarse en las plantaciones de álamos híbridos.

Los investigadores afirman que el uso comercial de dichos árboles podría hacerse con álamos que también han sido modificados genéticamente para ser estériles por lo que sería improbable que sus características se propaguen a otros árboles.

El desarrollo de árboles masculinos estériles se ha demostrado en el campo. La esterilidad femenina aún no se ha realizado pero debería ser factible, dijeron. Sin embargo, no está claro si los organismos reguladores podrían permitir el uso de estos árboles, con la esterilidad como un factor clave para su mitigación.

Steven Strauss, un distinguido profesor de la biotecnología forestal en la OSU afirma que en términos del rendimiento de madera, salud y productividad de las plantaciones, estos árboles transgénicos podrían ser muy importantes, pues los experimentos de campo y la continua investigación mostraron resultados que superaron las expectativas.

Un estudio a gran escala con 402 árboles de nueve eventos de inserción rastreó el resultado de colocar el gen Cry3Aa en álamos híbridos. La primera fase se llevó a cabo en pruebas de campo entre 1998 y 2001, y en 14 años desde entonces, el estudio continuó en un "banco de clones" en la OSU para asegurar que las características valoradas fueran retenidas con la edad.

Todos los árboles fueron retirados o cortados a la edad de dos años antes de tener la edad suficiente para florecer y reproducirse, con el fin de evitar cualquier flujo de genes en poblaciones de árboles silvestres.

Con esta modificación genética, los árboles fueron capaces de producir una proteína insecticida que ayudó a protegerlos contra el ataque de insectos, pues estos pueden hacer que los árboles sean más vulnerables a otros problemas de salud. Este método ha demostrado ser eficaz como medida de control de plagas en otras especies de cultivos como el maíz y la soja, lo que resulta en una reducción sustancial en el uso de plaguicidas y una disminución de las pérdidas de cultivos.

Los álamos híbridos, que por lo general se cultivan en densas hileras en terreno llano, son especialmente vulnerables a las epidemias de insectos. La aplicación manual de plaguicidas es cara y son dirigidos a una amplia gama de insectos, en lugar de sólo a los insectos que atacan a los árboles.

Varios de los árboles transgénicos en este estudio también habían mejorado significativamente sus características de crecimiento. En comparación con los controles, los árboles transgénicos crecieron en promedio un 13% más después de dos temporadas de cultivo, y en el mejor de los casos, un 23%.

Algunos de los trabajos también usaron un clon de álamo tolerante a la sequía, otra ventaja en lo que puede ser un futuro clima más cálido y seco.

Los cultivos anuales como el algodón y el maíz ya se cultivan habitualmente como productos trangénicos con genes de resistencia a insectos. Los árboles, sin embargo, tienen que crecer y vivir por años antes de la cosecha y están sometidos a múltiples generaciones de ataques de plagas de insectos. Es por eso que la protección manipulada contra insectos puede ofrecer un mayor valor comercial, y, por lo tanto, las pruebas extendidas eran necesarias para demostrar que los genes de resistencia todavía se expresarían más de una década después de la siembra .

Según Strauss, algunos álamos híbridos genéticamente modificados ya se utilizan comercialmente en China, pero ninguno en los Estados Unidos. El uso de árboles transgénicos en los EE.UU. todavía se enfrenta a obstáculos regulatorios. Los organismos reguladores son propensos a requerir extensos estudios sobre el flujo de genes y sus efectos sobre los ecosistemas forestales, los cuales son difíciles de llevar a cabo.

Strauss aboga por la modificación de los genes de esterilidad entre los árboles como un mecanismo para controlar el flujo de genes, lo que unido a una mayor investigación ecológica podría ofrecer un camino socialmente aceptable para su despliegue comercial .

DESARROLLAN ARROZ TRANSGÉNICO EFICAZ CONTRA EL ROTAVIRUS

Un equipo de investigadores liderado por Yoshikazy Yuki, de la Universidad de Tokio, ha desarrollado una forma de arroz transgénico que contiene un anticuerpo contra el rotavirus, un patógeno que, según la Organización Mundial de la Salud (OMS) causa más de 500.000 muertes de niños al año por la diarrea que inducen.

El trabajo ha consistido en incorporar al arroz, mediante la bacteria Agrobacterium tumefaciens, un gen que expresa el dominio variable de un anticuerpo específico contra rotavirus que se encuentra en las llamas; además de la tecnología del RNAi para suprimir la producción de las principales proteínas de almacenamiento endógenos de arroz. 

En los experimentos, los ratones que comieron del arroz, tanto los normales como los que tenían un sistema inmunitario deficiente, quedaron protegidos contra los rotavirus o en todo caso, se vio disminuida la carga viral.

Se ha visto que las semillas de arroz así conseguidas mantienen esta propiedad durante un año después de ser almacenado y que aguantan una cocción de media hora a 94°C. 

El objetivo del trabajo es claro: ayudar a prevenir y tratar la enfermedad, complementándose con las vacunas que, recientemente, se han desarrollado contra el rotavirus, y que la OMS aconseja que se incorporen a la cartera sanitaria básica de los países afectados.

Si estas vacunas funcionaran al 100% el nuevo arroz no haría falta, pero por razones que aún no están claras –aunque se apunta a una debilidad del sistema inmune debido a la desnutrición- los preparados funcionan peor en países pobres que en los ricos, con tasas de protección que caen hasta el 50%.

Yuki advierte que el producto aún no ha sido ensayado en humanos, lo que implica que la posibilidad de que llegue su uso está a una década vista.

UNA PRODUCCIÓN MÁS EFICIENTE DE BIOCOMBUSTIBLE MEDIANTE EL SILENCIAMIENTO DE UN GEN EN LA VÍA DE BIOSÍNTESIS DE LA LIGNINA

La limitada disponibilidad de combustibles fósiles estimula la búsqueda de diferentes fuentes de energía. El uso de biocombustibles es una de las alternativas. Los azúcares derivados de los granos de los cultivos agrícolas se pueden utilizar para producir biocombustible, pero estos cultivos ocupan suelos fértiles necesarios para la producción de alimentos y piensos.

Las plantas de crecimiento rápido como el álamo, eucalipto o varios residuos de hierba, como el rastrojo de maíz y el bagazo de caña no compiten y pueden ser una fuente sostenible de biocombustibles. Una colaboración internacional de científicos han identificado un nuevo gen en la vía de biosíntesis de la lignina, un importante componente de las paredes celulares secundarias de plantas, que limita la conversión de biomasa en energía.

Estos hallazgos abren el camino a nuevas iniciativas de apoyo a una economía de base biológica. Sally M. Benson, director del Stanford University's Global Climate and Energy Project cree que este emocionante y fundamental  descubrimiento proporciona una vía alternativa para modificar la lignina en las plantas y tener el potencial de aumentar considerablemente la eficiencia de la conversión de cultivos energéticos para biocombustibles.

La pared celular de una planta se compone principalmente de lignina y moléculas de azúcar, tales como la celulosa. La celulosa se puede convertir en glucosa, que luego se puede utilizar en un proceso de fermentación clásica para producir alcohol, similar a hacer cerveza o vino. La lignina es un tipo de cemento que incorpora las moléculas de azúcar y por lo tanto da firmeza a las plantas. Por desgracia, la lignina reduce gravemente la accesibilidad a las moléculas de azúcar para la producción de biocombustibles. La lignina tiene que ser eliminada a través de un proceso medioambientalmente inamistoso que consume energía. Las plantas con una menor cantidad de lignina o con  lignina de más fácil descomposición pueden ser un verdadero beneficio para la producción de biocombustibles y bioplásticos. Lo mismo es cierto para la industria del papel que utiliza las fibras de celulosa para producir papel.

Durante muchos años los investigadores han estado estudiando la vía de biosíntesis de lignina en las plantas. Incrementando la percepción de este proceso se puede conducir a nuevas estrategias para mejorar la accesibilidad a las moléculas de celulosa. Utilizando el modelo de planta Arabidopsis thaliana, los científicos han identificado una nueva enzima en la vía de biosíntesis de la lignina. Esta enzima llamada cafeoil shikimato esterasa (CSE), cumple un papel fundamental en la biosíntesis de lignina. El silenciamiento del gen CSE, dió lugar a 36% menos de lignina por gramo de material de tallo. Además, la lignina restante tenía una estructura alterada. Como resultado, la conversión directa de la celulosa en glucosa a partir de la biomasa de la planta sin tratamiento previo aumentó cuatro veces, a partir de 18% en las plantas de control a 78% en las plantas mutantes.

Estas nuevas perspectivas ahora se pueden utilizar para proteger poblaciones naturales de cultivos energéticos como el álamo, eucalipto, mijo u otras especies de pastos. Alternativamente, la expresión del gen CSE puede modificarse por ingeniería genética en cultivos energéticos. Una cantidad reducida de lignina o una estructura de lignina adaptada puede contribuir a una conversión más eficiente de la biomasa a energía.

TABACO MODIFICADO GENÉTICAMENTE, EL BIOCOMBUSTIBLE DEL FUTURO

El tabaco podría ser el biocombustible del futuro y generar energía en vez de humo. Los científicos tratan de modificar genéticamente la planta del tabaco para producir combustible con el fin de reducir costes. Los experimentos acaban de empezar.

En el laboratorio de la Universidad de Berkeley, California, los investigadores intentan incorporar en la planta del tabaco características genéticas de algas para la biosíntesis de hidrocarburos, de tal manera que la planta pueda optimizar la absorción de luz y de carbono.

Actualmente, una estrategia para producir biocombustibles consiste en desestructurar la biomasa vegetal y utilizar microorganismos para fermentar los azúcares resultantes en alcohol. Por el contrario, este grupo de científicos trabajó para desarrollar una planta capaz de tomar el dióxido de carbono del aire y convertirlo directamente en un combustible prácticamente listo para ser utilizado.

Fue necesario desarrollar plantas de tabaco optimizadas en la captación de CO2 y energía solar, y en la producción de moléculas de hidrocarburos. Respecto al último punto, los científicos usaron versiones sintéticas de genes presentes en las cianobacterias que codifican enzimas para la síntesis de alcanos, una clase de hidrocarburo. 

Para aumentar la captación de CO2, el equipo utilizó nuevamente genes de cianobacterias que están involucrados en la incorporación de carbonato a partir del agua circundante, lográndose así facilitar, en el caso de las plantas, el transporte del carbono presente en el aire, al interior de los cloroplastos.

Anastasios Melis, un biólogo que forma parte de la investigación dijo que han modificado las hojas del tabaco de modo que se acumulen aceites en los espacios de aire dentro de la misma. Como parte del protocolo que han desarrollado, están eliminando todos los productos lipofílicos incluida la clorofila y otros compuestos de la clorofila.

Según los expertos, una fotosíntesis más eficaz permite producir más biocombustible. Pero, además, el tabaco transgénico tiene ventajas añadidas sobre la soja, el maíz o la caña de azúcar transgénica, ya que un aumento de precios, que resulta nefasto en el caso de los alimentos, no tendría consecuencias en este caso.

"El tabaco es perfecto porque no se come. Solo se necesita una infraestructura para su cultivo y producción. Y por eso es una excelente opción para hacer combustible", declaró la investigadora Peggy Lemaux, que trabaja en el departamento de biología microbiana de las plantas en la misma universidad.Pero antes de que lo hiciera la Universidad de Berkeley, diversas empresas y centros de investigación de todo el mundo detectaron también las virtudes del tabaco en diversos proyectos. El objetivo es la obtención de bioetanol y biodiésel de diversas formas, una de ellas, mediante la utilización de ingeniería genética.

Los impulsores de este tipo de proyectos señalan las ventajas económicas y medioambientales que supondría la producción de biocombustible a partir del tabaco: se da una salida a las plantaciones de este cultivo, se genera empleo en el mundo rural, se aprovechan terrenos no aptos para alimentos y se reduce la dependencia de los combustibles fósiles y su impacto en la contaminación y el cambio climático.

El interés en los biocombustibles ha crecido en las últimas décadas. La actual producción de biocombustibles supera los 100 millones de litros en todo el mundo, lo que representa casi un 3% del combustible para el transporte en carretera.

Por su parte, la Agencia Internacional de la Energía (AIE) se ha fijado como objetivo que una cuarta parte de la demanda mundial de combustibles sea de origen biológico de aquí al año 2050.

Para mas información aquí les dejo un vídeo de  euronews:

http://es.euronews.com/2013/05/30/el-tabaco-podria-ser-el-biocombustible-del-futuro/

TOMATES PÚRPURAS GENÉTICAMENTE MODIFICADOS CON MAYOR CANTIDAD DE ANTIOXIDANTES

Científicos del Centro John Innes en Norfolk crearon un tomate modificado genéticamente al introducir dos genes de la planta boca de dragón, este nuevo tomate posee un mejor sabor, y cuenta con una mayor cantidad de antioxidantes, adquiriendo así un llamativo color púrpura.

Uno de los problemas más serios que enfrenta la industria del tomate aparece a la hora de retirar el fruto de la planta. Los tomates son recolectados mientras están verdes, lo que hace más sencillo su transporte y almacenamiento debido a que son más duros y resistentes, pero esto provoca que pierdan sabor y textura, ya que el fruto no alcanza la madurez necesaria en la planta. Esto va directamente en contra de las necesidades del consumidor y de las grandes cadenas de distribución, que esperan un tomate sabroso y firme. En mayo del año pasado se completó la secuencia del genoma del tomate, instalando la posibilidad de recuperar su sabor a través de la ingeniería genética.

Sin embargo, lo que tenemos hoy aquí va más allá del sabor. Se trata de un tomate púrpura, modificado genéticamente por científicos del Centro John Innes en Norfolk. Este tomate incorpora dos genes de la planta conocida como “boca de dragón”. Estos genes activan a otros que permanecían dormidos en el tomate, provocando un aumento en la producción de antocianina. Las antocianinas se pueden encontrar naturalmente en una gran cantidad de frutas y verduras, y es responsable por algunos de los tonos más reconocibles, como el rojo de la zarzamora y el azul en el arándano. Sin embargo, el rol más importante de las antocianinas es el de antioxidantes con propiedades anticancerígenas.

Otro punto a favor del tomate púrpura modificado genéticamente está en su duración una vez que es cosechado. Las pruebas realizadas por los científicos revelan que pasan unos 48 días hasta que el tomate púrpura se echa a perder tras su cosecha, contra las tres semanas del tomate convencional. Esto permitiría a la industria dejar que el tomate se desarrolle por mucho más tiempo en la planta, ganando olor y sabor, pero conservando su resistencia para el transporte. Ahora, tal vez el tomate púrpura sea un poco chocante a la vista, en especial sabiendo que fue modificado genéticamente, pero lo cierto es que el rojo no tiene ninguna exclusividad sobre los tomates.

Existen tomates que son púrpura en forma natural, como el cherokee púrpura, pero también los hay en verde, amarillo, naranja, y hasta rosa. Las pruebas que establecerán los beneficios del tomate modificado llevarán doce meses, pero serán necesarios dos años adicionales para que las autoridades den el visto bueno (o no) a su venta en forma de zumo.