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Aumento de la disponibilidad de azúcar para la síntesis de aceite

Aumento de la disponibilidad de azúcar para la síntesis de aceite.
Los estudios de Brookhaven Lab que utilizan la planta de rápido crecimiento Arabidopsis (arriba) están ayudando a identificar estrategias para que las plantas produzcan y acumulen más aceite. El objetivo es transferir estos enfoques a plantas de cultivos energéticos como la caña de energía y el Miscanthus. Crédito: Laboratorio Nacional Brookhaven

Un equipo del Laboratorio Nacional Brookhaven (BNL) del Departamento de Energía de EE. UU. Ha creado una planta que produce más aceite al manipular la disponibilidad de azúcar para la síntesis de aceite. 


por Allie Arp, Laboratorio Nacional Brookhaven


El equipo, dirigido por John Shanklin de BNL, logró estos resultados al usar hojas de la planta de rápido crecimiento Arabidopsis, para imitar las células madre de plantas como energycane y Miscanthus.

El trabajo es parte de un proyecto de diseño de biosistemas liderado por la Universidad de Illinois llamado Renewable Oil Generated with Ultra-Production Energycane (ROGUE) para diseñar dos de los cultivos de biomasa estadounidenses más productivos, Energycane y Miscanthus, para acumular un suministro abundante y sostenible de petróleo. que se puede utilizar para producir biodiesel, biojet combustible y bioproductos.

El proyecto actual, «Movilizar el azúcar vacuolar aumenta la acumulación vegetativa de triacilglicerol», se basa en un trabajo anterior que el grupo Shanklin publicó en 2017. Ese trabajo mostró que al mismo tiempo afectar la exportación de azúcar de las hojas mientras se bloquea la síntesis de almidón desvía los azúcares producidos por la fotosíntesis hacia los ácidos grasos y síntesis de aceite.

«El aspecto novedoso de este trabajo fue minimizar la acumulación de azúcar en un gran compartimento de almacenamiento celular llamado vacuola», dijo Sanket Anaokar, investigador asociado de BNL. «Nuestro enfoque fue bloquear el movimiento del azúcar hacia la vacuola y maximizar su exportación. Cuando se realizaron estas manipulaciones genéticas en plantas que también están bloqueadas en la síntesis de almidón, la célula canalizó el azúcar extra en aceite».

Aumento de la disponibilidad de azúcar para la síntesis de aceite.
Este esquema muestra cómo la investigación, como la realizada por Shanklin y su grupo, avanza a través de la línea de investigación de ROGUE. Crédito: Laboratorio Nacional Brookhaven

Anaokar continuó explicando que un beneficio inesperado del enfoque que adoptó el grupo fue que parte del azúcar removilizada disminuyó los retrasos en el crecimiento que generalmente se observan cuando se reduce la cantidad de azúcar exportada de las hojas y los almidones. El grupo tomará lo que han aprendido en su trabajo con Arabidopsis y lo compartirá con otros investigadores de ROGUE, acelerando el ciclo de innovación.

«Es mucho más difícil y requiere más tiempo realizar múltiples manipulaciones de genes en la caña de energía, mientras que con Arabidopsis podemos desarrollar y probar rápidamente diferentes modificaciones de biología genética y molecular para identificar las combinaciones más efectivas», dijo Shanklin, presidente del Departamento de Biología de BNL e investigador de ROGUE. . «Una vez que validamos un enfoque utilizando nuestro sistema modelo, podemos trasladar ese conocimiento a otros investigadores de ROGUE para que lo implementen en las plantas de cultivo de biomasa de crecimiento más lento «.

La investigación de Shanklin es solo una de las formas en que ROGUE está trabajando para aumentar la disponibilidad de biocombustibles sostenibles y reducir el uso de petroquímicos.

«Esta prueba de concepto en la planta modelo Arabidopsis ahora nos muestra que vale la pena pasar a la caña de energía y al Miscanthus como un paso clave para hacer que estas fuentes viables de grandes cantidades de aceite se conviertan en biodiesel y combustible biojet», dijo Stephen Long, director de ROGUE. , Catedrático de Ciencias de Cultivos y Biología Vegetal de la Universidad Ikenberry en el Instituto Carl R. Woese de Biología Genómica de Illinois.

Este estudio se publica en Frontiers in Plant Science .



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