Un equipo de investigadores de la Universidad de Missouri ha realizado un hallazgo significativo sobre los árboles de álamo que podría transformar la producción de biocombustibles y otros productos sostenibles. Este estudio, en colaboración con el Laboratorio Nacional Oak Ridge y la Universidad de Georgia, se centra en cómo los álamos pueden ajustar su química de la madera en función de las condiciones ambientales.
El artículo titulado «Factores subyacentes a un gradiente latitudinal en la relación monomérica S/G de lignina en variantes naturales de álamo» ha sido publicado en la revista Proceedings of the National Academy of Sciences. La lignina, un componente esencial de las plantas, proporciona resistencia estructural y protege a las plantas de factores ambientales adversos.
«La lignina actúa como un adhesivo y una armadura; mantiene todo unido mientras protege a la planta de factores estresantes externos», explica Jaime Barros-Rios, profesor asistente de biología molecular vegetal. «Comprender cómo las plantas producen lignina podría mejorar su conversión en biomateriales de alto valor y aumentar la competitividad de las biorefinerías en EE.UU.»
Importancia de los árboles de álamo
Los álamos ya se utilizan en la industria del papel y la pulpa, y ahora se están explorando como una fuente de bioenergía, incluyendo combustibles, plásticos y otros bioproductos derivados de plantas en lugar de petróleo. Gracias a que su genoma ha sido completamente mapeado, los investigadores han podido determinar que la composición química de la lignina varía según la latitud en la que crecen los árboles.
El equipo examinó 430 muestras de madera de Populus trichocarpa, una especie de álamo que se encuentra principalmente en la costa oeste de América del Norte. Los árboles que crecen en climas más cálidos producen lignina con una mayor proporción de monómeros de syringilo a guaiacilo (S/G) en comparación con aquellos de climas más fríos. «Esta relación S/G representa la proporción entre los dos monómeros más abundantes en la lignina», señala Weiwei Zhu, investigador postdoctoral en el laboratorio de Barros-Rios y autor principal del estudio.
Los monómeros tienen estructuras químicas ligeramente diferentes que afectan las propiedades de la madera y, por ende, cómo se puede descomponer y procesar la lignina, facilitando la producción de biocombustibles y una variedad de productos cotidianos.
Además de los estudios genéticos, el equipo utilizó modelado computacional 3D para profundizar en sus hallazgos. «Identificamos una mutación en una enzima de pared celular importante en los álamos llamada lacasa, que controla la relación S/G en esta población natural», comenta Rachel Weber, estudiante de bioquímica que participó en la investigación. Esta mutación no se localizó en el centro activo de la proteína, sugiriendo que la deposición de lignina podría estar regulada por vías de señalización aún no caracterizadas.
Otro descubrimiento inesperado fue la presencia de niveles traza de una forma rara de lignina, conocida como C-lignina, en los álamos. Anteriormente, se pensaba que la C-lignina solo se encontraba en las semillas de algunas plantas, como la vainilla y los cactus. Dado que la C-lignina es más simple y uniforme que la lignina convencional, su descomposición y procesamiento en materiales utilizables para bioplásticos y biocombustibles podría ser más eficiente.
El equipo de Mizzou ahora trabaja en la ingeniería genética de álamos y sojas para aumentar su contenido de C-lignina, facilitando así la conversión de la biomasa de estas plantas en productos renovables.
