Una colaboración entre el Centro de Investigación en Agrigenómica (CRAG) y la Universidad de León acaba de obtener importantes resultados en la inhibición de la producción de la lignina, un compuesto de la pared celular vegetal que es importante modificar para obtener, a través de procesos biotecnológicos, avances en la producción de papel y mayor digestibilidad en ciertos pastos.
El Área de Fisiología Vegetal de la ULE trabaja desde 1995 en el conocimiento de la pared celular. Esta estructura, formada básicamente por celulosa, que rodea a la célula es capaz de acomodarse a condiciones estresantes. La estrategia empleada está basada en cultivos celulares habituadas a crecer en concentraciones de herbicidas. Trabajan tanto con dicotiledóneas (alubias) como monocotiledóneas (maíz). A través de este entrenamiento, los investigadores acostumbran progresivamente a la planta a resistir mayores cargas del herbicida, que inhibe la síntesis de la celulosa. El herbicida actúa, pero las células reemplazan la función de la celulosa por otros compuestos, en el caso de la alubia, con pectina, o con arabinoxilano en el maíz.
A partir de una estancia del investigador de la ULE Antonio Encina en el Instituto de Biología Molecular de las Plantas de la Univesidad de Edimburgo (Reino Unido), la Universidad de León participa, junto con una docena de otros laboratorios europeos, en un programa sobre cómo modificar la pared celular vegetal. ·Producir cambios puede ayudar a mejorar la obtención de mejor pasta de papel o degradabilidad, de cara a piensos”, explica.
En Barcelona, el grupo de David Caparrós, del Centro de Investigación en Agrigenómica (CRAG, en sus siglas en catalán) experimenta con la lignina. Esta substancia es muy difícil de degradar y tiene, como principales propiedades, “la resistencia mecánica y la hidrofobicidad”, explica Encina.
Caparrós quiere conocer como, alterando genes específicos de la ruta de la lignina, producir menos de este tipo de substancia o más biodegrabadable. Sin embargo, “la lignina es un elemento esencial para las plantas, por lo que la cuestión biotecnologíca estaba centrado en producir plantas con rendimintos aceptables y bajos en contenido de lignina”.
Actualmente, los investigadores han descrito una ruta de biosíntesis de la lignina consensuada, esto es, “se conocen los genes implicados”, por lo que se buscan los factores de transcripción. “El potencial biotecnológico es enorme, pasamos de manipular a un obrero, al jefe de la fábrica”.
Los investigadores del CRAG y de la Universidad de León trabajan con dos factores de transcripción concretos. Recientemente, el grupo acaba de demostrar in vivo que uno de ellos, denominado ZMMYB31, “se une y reprime genes claves en la ruta de la biosíntesis de la lignina”. El trabajo ha sido publicado en Plant Journal y se realizó en plantas modelo, Arabidopsis thaliana. Las plantas en las que se modificó el factor de descripción tenían hasta un 70% de lignina, lo que suponía una mayor digestibilidad de las mismas en un 15%.
El Área de Fisiología Vegetal de la ULE trabaja desde 1995 en el conocimiento de la pared celular. Esta estructura, formada básicamente por celulosa, que rodea a la célula es capaz de acomodarse a condiciones estresantes. La estrategia empleada está basada en cultivos celulares habituadas a crecer en concentraciones de herbicidas. Trabajan tanto con dicotiledóneas (alubias) como monocotiledóneas (maíz). A través de este entrenamiento, los investigadores acostumbran progresivamente a la planta a resistir mayores cargas del herbicida, que inhibe la síntesis de la celulosa. El herbicida actúa, pero las células reemplazan la función de la celulosa por otros compuestos, en el caso de la alubia, con pectina, o con arabinoxilano en el maíz.
A partir de una estancia del investigador de la ULE Antonio Encina en el Instituto de Biología Molecular de las Plantas de la Univesidad de Edimburgo (Reino Unido), la Universidad de León participa, junto con una docena de otros laboratorios europeos, en un programa sobre cómo modificar la pared celular vegetal. ·Producir cambios puede ayudar a mejorar la obtención de mejor pasta de papel o degradabilidad, de cara a piensos”, explica.
En Barcelona, el grupo de David Caparrós, del Centro de Investigación en Agrigenómica (CRAG, en sus siglas en catalán) experimenta con la lignina. Esta substancia es muy difícil de degradar y tiene, como principales propiedades, “la resistencia mecánica y la hidrofobicidad”, explica Encina.
Caparrós quiere conocer como, alterando genes específicos de la ruta de la lignina, producir menos de este tipo de substancia o más biodegrabadable. Sin embargo, “la lignina es un elemento esencial para las plantas, por lo que la cuestión biotecnologíca estaba centrado en producir plantas con rendimintos aceptables y bajos en contenido de lignina”.
Actualmente, los investigadores han descrito una ruta de biosíntesis de la lignina consensuada, esto es, “se conocen los genes implicados”, por lo que se buscan los factores de transcripción. “El potencial biotecnológico es enorme, pasamos de manipular a un obrero, al jefe de la fábrica”.
Los investigadores del CRAG y de la Universidad de León trabajan con dos factores de transcripción concretos. Recientemente, el grupo acaba de demostrar in vivo que uno de ellos, denominado ZMMYB31, “se une y reprime genes claves en la ruta de la biosíntesis de la lignina”. El trabajo ha sido publicado en Plant Journal y se realizó en plantas modelo, Arabidopsis thaliana. Las plantas en las que se modificó el factor de descripción tenían hasta un 70% de lignina, lo que suponía una mayor digestibilidad de las mismas en un 15%.
Extrapolar datos al maíz
Si los resultados obtenidos en planta modelo se trasladan al maíz, es posible que se mejore la digestabilidad de este alimento. Los fisiólogos vegetales quieren ahora manipular este cereal reduciendo su contenido de lignina.
Los laboratorios de León y Barcelona solicitarán en la actual convocatoria de proyectos nacionales del Ministerio de Ciencia e Innovación (Micinn) financiación para modificar el componente polisacarídico y el contenido de lignina en estas plantas. El proyecto comenzaría en 2012, aunque actualmente los investigadores de la Universidad de León ya trabajan con mutantes y el CRAG trabaja con sobreexpresantes.
La Unión Europea, según Antonio Encina, “está interesada en plantas de cultivo de las que se obtengan mejores rendimientos económicos”, por lo que la investigación enlazaría con estas pretensiones comunitarias.
La Universidad de León ha colaborado en el conjunto de la investigación en el análisis de la degradabilidad de los componentes y en estudio de cómo afecta la menor presencia de lignina al contenido de celulosa u otros componentes. “Sorprendentemente, con el factor de transcripción ZMMYG31 no se modificaban substancialmente los otros componentes”. El CRAG es un consorcio que incluye grupos de investigación del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), del Institut de Recerca i Tecnologia Agroalimentàries (IRTA) y de la Universidad Autónoma de Barcelona (UAB).
El equipo de investigadores del área de Fisiología Vegetal de la Universidad de León han estudiado otros aspectos de la pared celular. En 2010, por ejemplo, describieron las modificaciones que se producen en los xiloglucanos, unas moléculas que cubren los espacios que deja libre el entramado de celulosa de la pared. Los xiloglucanos son la argamasa con la que se une la celulosa.
En los dos parques nacionales se confirma la presencia generalizada de fitosanitarios, con el consiguiente riesgo ecológico, según un estudio liderado por el Centro Superior de Investigaciones Científicas. Sustancias prohibidas como el clorpirifós, la terbutrina o el diazinón aparecen en las muestras de agua, lo que indica su uso reciente.
Un estudio dirigido por la Universidad de Cambridge revela que el reptil nativo Varanus rosenbergi colabora en la eliminación de cadáveres plagados de gusanos. De esta forma se pueden reducir y controlar las poblaciones de moscas que atacan al ganado ovino, además de proteger el ecosistema.
