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Descubrimiento permitirá desarrollar mejores cultivos para biocombustibles

En diversos esfuerzos recientes, los investigadores quieren diseñar cultivos de bioenergía para acumular grandes cantidades de azúcares fáciles de usar. Investigadores del Centro de Investigación de Bioenergía de Great Lakes (GLBRC) en Estados Unidos identificaron una parte importante del proceso de producción de azúcar en un pasto frondoso modelo. Descubrieron un factor de transcripción (que activa y desactiva un gen). El gen desencadena la síntesis de un azúcar, llamado glucano de enlace mixto (MLG). La caracterización de genes posteriores regulados por este factor de transcripción proporciona información sobre cómo las plantas producen MLG. Esta información es vital para superar los defectos de crecimiento asociados con las plantas modificadas para producir grandes cantidades de MLG.

Para producir combustibles a partir de pastos u otras plantas, los científicos a menudo se centran en ciertos azúcares, como el glucano de enlace mixto. La comprensión de los genes que producen y reestructuran dichos azúcares debería llevar a una mejor comprensión de cómo el sorgo bioenergético almacena el azúcar en las paredes celulares. Con tal información, los investigadores del Centro de Investigación de Bioenergía pretenden diseñar cultivos de bioenergía como el sorgo para acumular grandes cantidades de azúcar en el tallo. Su objetivo es hacerlo sin interrumpir el crecimiento de las plantas.

Dentro de la hoja larga y la vaina de la hoja de una hierba modelo, las plantas almacenan un azúcar de seis carbonos (rojo, inmunomarcaje). Comprender cómo las plantas empacan en el azúcar podría ayudar en el diseño genético de plantas de sorgo que produzcan más azúcares para los biocombustibles.

El glucano de enlace mixto (MLG) es un polisacárido rico en energía que se encuentra en niveles altos en algunas paredes celulares de endospermo de hierbas y en cantidades más bajas en otros tejidos. Los genes F similares a la sintetasa de celulosa y los genes H similares a la sintetasa de celulosa sintetizan MLG, pero se desconoce si otros genes participan en la producción y reestructuración de MLG. Al trabajar con el pasto modelo Brachypodium distachyon, los investigadores del GLBRC identificaron un factor de transcripción de la familia Trihelix (BdTHX1) que está altamente coexpresado con el gen BdCSLF6 y que parece ayudar a regular la biosíntesis de MLG. Mostraron que la proteína BdTHX1 se puede unir con alta afinidad a BdCSLF6 así como a BdXTH8, que codifica una endotransglucosilasa específica para el pasto, una enzima involucrada en la estructuración de la pared celular.

El equipo encontró que BdXTH8 interactúa preferentemente con MLG y xiloglucanos, lo que sugiere que puede mediar su unión en tejidos vegetales. Además, los brotes de B. distachyon que crecieron a partir de células que expresaban en exceso BdTHX1 mostraron un crecimiento anormal y muerte prematura. Estos resultados indican que el factor de transcripción BdTHX1 probablemente juega un papel importante en la biosíntesis y reestructuración de MLG al regular la expresión de BdCSLF6 y BdXTH8. Este conocimiento será fundamental para la modificación genética del sorgo bioenergético a fin de que acumule grandes cantidades de MLG en el tejido del tallo.

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