Un
equipo de investigadores con participación del Consejo Superior de
Investigaciones Científicas (CSIC) ha desarrollado un tipo de planta
transgénica con ligninas fácilmente degradables, lo que permite obtener
con mayor eficacia materiales renovables como biocombustibles, pasta de
papel, reactivos químicos y otros productos. Los resultados de la
investigación se han publicado en la revista Science.
La
principal fuente de materiales renovables del planeta se encuentra en
los materiales lignocelulósicos. Estos se componen principalmente de
tres polímeros estructurales: celulosa, lignina y hemicelulosas. “Desde
el punto de vista industrial, la parte más atractiva son los
carbohidratos, a partir de los cuales se pueden obtener biocombustibles,
pasta de papel y reactivos químicos, entre otros productos”, según
explica el investigador del CSIC Jorge Rencoret, del Instituto de
Recursos Naturales y Agrobiología de Sevilla. Pero la lignina impide el
acceso a los carbohidratos, por lo que es necesario degradarla antes.
La
eliminación de la lignina requiere tratamientos drásticos. Implican
grandes cantidades de energía y reactivos químicos, por lo que conlleva
costes importantes. Una alternativa para reducir estos costes consiste
en conseguir plantas transgénicas con ligninas más fáciles de degradar.
Con ese objetivo, un equipo de investigadores ha manipulado genéticamente con éxito un híbrido de chopo (Populus alba x grandidentata)
para que sea capaz sintetizar nuevos monómeros de lignina (coniferil y
sinapil ferulatos), que, al ser incorporados en los polímeros, dan lugar
a ligninas más fáciles de romper y degradar.
La
adaptación de las plantas para que empleen estos nuevos monómeros
conjugados fáciles de degradar es una forma innovadora y prometedora de
producir plantas "diseñadas para la deconstrucción". El estudio,
dirigido y coordinado por el profesor John Ralph, de la Universidad de
Wisconsin-Madison, se ha llevado a cabo con la colaboración de
investigadores del Instituto de Recursos Naturales y Agrobiología del
CSIC, y las universidades de Michigan y British Columbia.
Redesigning lignin, the aromatic polymer fortifying plant cell walls, to
be more amenable to chemical depolymerization can
lower the energy required for industrial
processing. We have engineered poplar trees to introduce ester linkages
into the
lignin polymer backbone by augmenting the
monomer pool with monolignol ferulate conjugates. Herein, we describe
the isolation
of a transferase gene capable of forming these
conjugates and its xylem-specific introduction into poplar. Enzyme
kinetics,
in planta expression, lignin structural
analysis, and improved cell wall digestibility after mild alkaline
pretreatment demonstrate
that these trees produce the monolignol ferulate
conjugates, export them to the wall, and use them during lignification.
Tailoring
plants to use such conjugates during cell wall
biosynthesis is a promising way to produce plants that are designed for
deconstruction.
Lignin provides strength to wood but also impedes efficient degradation when wood is used as biofuel. Wilkerson et al. (p. 90)
engineered poplar to produce lignin that is more amenable to
degradation. From a handful of plants that contain more digestible
lignin monomers, Angelica sinensis was
selected and its monolignol transferase activities analyzed. The enzyme
involved, coniferyl ferulate feruloyl-CoA monolignol
transferase, was then expressed in poplar. The
resulting poplar trees showed no difference in growth habit under
greenhouse
conditions, but their lignin showed improved
digestibility.
Fuente: CSIC
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