Álamos transgénicos II

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BiocombustibleLos biocombustibles son una mezcla de hidrocarburos provenientes de la biomasa, materia orgánica originada en un proceso biológico, espontáneo o provocado, utilizable como fuente de energía. Son una alternativa para hacer frente al calentamiento global y al agotamiento de los combustibles fósiles.

Los podemos clasificar en biocombustibles de primera generación y biocombustibles de segunda generación. La biomasa de los biocombustibles de primera generación procede, especialmente, de cultivos agrícolas destinados al consumo humano (maiz, caña de azúcar …).

En cambio, la biomasa de los biocombustibles de segunda generación, proviene de cultivos energéticos, es decir, de vegetales no alimenticios de crecimiento rápido y con una alta densidad y cantidad energética almacenada en sus componentes químicos. Un ejemplo de esta biomasa es la lignocelulósica (del álamo, switchgrass, Miscanthus …) En el post del miércoles os explicaba que el procesamiento para obtener biocombustible (bioetanol) de la bimasa lignocelulósica requería mucha energía y que la ingeniería genética nos había ayudado a reducir el gasto energético (Álamo transgénicos I). Hoy os explicaré otro hallazgo de la ingeniería genética pero esta vez se centran en la biosíntesis de la lignina.

En Álamos transgénicos I os explicaba también que a partir de la fenilalanina se sintetizaba los monómeros de la lignina. La fenilalanina se convierte en ácido cinámico gracias a la acción del enzima fenilalanina-amoníaco liasa (PAL) y una serie de hidroxilaciones y metilaciones enzimáticas conducen a los ácidos cumárico, ferúlico y sináptico. Después, la reducción del grupo carboxílico da los alcoholes correspondientes. Posteriormente son glicosilados y transportados al espacio extracelular donde  la glusoa es elimina y se inicia la polimeración de los monómeros de la lignina.

La cinamoil-CoA reductasa (CCR) cataliza la conversión del éster hidroxicinamoil-COA a su correspondiente hidroxicinamaldehido (principalmente feruloil-CoA a coniferaldehido) y su down-regulation, es decir, su reducción conlleva la reducción en el contenido de lignina. Los álamos con down-regulation del CCR se caracterizan por una coloración de naranja a rojo-vino del xilema (“madera”) que está asociada a una reducción en la cantidad de lignina y a una baja incorporación de ácido ferúlico en el polímero.En la figura podéis ver la biosíntesi de los fenilpropanoides. 4-CL, hidroxicinamoil CoA ligasa; C3H, p-cumarato 3-hidroxilasa; C4H, cinamato 4-hidroxilasa; CAD, cinamil alcohol deshidrogenasas; CCOMT, hidroxicinamoil CoA O-metiltransferasa; CCR, cinamoil CoA reductasa; COMT, cafeico ácido O-metiltransferasa; F5H, ferulato 5-hidroxilasa; HCT/HQT, hidroxicinamoil shikimato/quinato transferasa; PAL, fenilalanina amoníaco liasa; TAL, tirosina amoni liasa.

Recientemente se han publicado los resultados de unos ensayos de campo en Francia y Bélgica. Los ensayos de campo son un paso esencial en la traducción de los conocimientos fundamentales generados en los laboratorios, a las condiciones más cercanas a las de una explotación industrial.  En las fotos podéis ver: A) El ensayo de campo de Bélgica (Julio de 2009) B) El ensayo de campo de Francia (marzo de 2010) C) La Clasificación y ilustración del fenotipo naranja – rojo vino observado en los árboles transgénicos en el ensayo de campo belga. D) La Ilustración del fenotipo en secciones transversales de las diferentes lineas: no transgéticos (wt), transgénicos (FS3 Y FAS13).

Los ensayos de sacarificación (hidrólisis de la celulosa en glucosa) en diferentes condiciones de pretratamiento (ningún pretratamiento, dos alcalinos, uno ácido) y los ensayos simultáneos de sacarificación y fermentación, demostraron que los árboles transgénicos más afectados (más dow-regulation) tenían hasta 161% más de rendimiento de etanol (Ver gráfico 1). Las fermentaciones de material combinado de toda la serie de árboles transgénicos de 20 meses de edad, incluyendo la corteza y los árboles con menos down-regulation, todavía tenían un rendimiento ∼ 20% más de etanol en base al peso. Sin embargo la down-regulation del CCR también afectó a la producción de la biomasa. LLegaron a la conclusión de que la down-regulation del CCR puede llegar a ser una estrategia exitosa para mejorar el procesamiento de la biomasa si la variabilidad en la down-regulation y la pérdida del rendimiento de produción de biomasa (Ver Tabla 1) son superadas.

GRÁFICO 1

Datos de la Biomasa del ensayo de campo francés

Tabla 1

Fuentes:

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