Piante ogm per i biocarburanti

Manipolati promotori di alcuni geni per ridurre la quantita di xilani così da favorire il processo di scomposizione in zuccheri semplici e la trasformazione in biocarburante

Gli europei sono interessati a trovare nuovi modi per fornire energia per il futuro. Pensando a questo, dei ricercatori stanno valutando dei modi per generare biocarburanti da biomassa vegetale a basso costo. Il problema, tuttavia, è che alcune piante contengono lignina ed emicellulosa, che non si trasformano facilmente in biocarburanti. Ricercatori provenienti da Danimarca, Thailandia e Stati Uniti potrebbero aver trovato una soluzione a questo problema. Essi hanno usato delle tecniche di manipolazione genetica per costruire piante che possono essere scomposte in biocarburanti. Lo studio è stato recentemente presentato nella rivista Biotechnology for Biofuels.

Gli esperti hanno individuato come le piante ricche di lignina ed emicellulosa, biomassa lignocellulosica, contengono alti livelli di zuccheri pentosi che non possono essere fatti fermentare per diventare carburanti facilmente in confronto a piante che contengono zuccheri esosi. Guidati dal Lawrence Berkeley National Laboratory negli Stati Uniti, i ricercatori in questo studio hanno deciso di costruire piante con minori quantità di xilani, il principale polisaccaride non cellulosico, presenti nelle pareti secondarie delle cellule in modo da contribuire alla produzione di biocarburante.

Il team ha usato tre ceppi mutanti di Arabidopsis carenti in xilani, xilema irregolare (irx) mutanti irx7, irx8 e irx9, per creare piante che contengono pochi xilani e migliorare le proprietà che rendono la scomposizione dei carboidrati in zuccheri semplici (saccarificazione) più semplice.

Secondo i ricercatori, gli irx mutanti solitamente mostrano gravi fenotipi nani innescati dal collasso del vaso dello xilema e dal conseguente ridotto trasporto di acqua e sostanze nutrienti.

Essi ritengono che ristabilendo la biosintesi degli xilani della pianta si potrebbero compensare le mutazioni.

Essi hanno manipolato le regioni promotrici dei geni del fattore trascrizionale specifico dei vasi VND6 e VND7 allo scopo di ripristinare la biosintesi degli xilani nello xilema di irx7, 8 e 9. Il team ha osservato che i fenotipi risultanti ristabilivano totalmente gli schemi di crescita di tipo selvatico in alcuni casi, rendendo più forti le piante mediante il ripristino delle proprietà meccaniche. Essi sono inoltre riusciti a mantenere un contenuto totale di xilani basso e ad aumentare le proprietà di saccarificazione. Qual è stato il risultato? Una migliore scomposizione in biocarburanti.

I livelli di xilosio in alcune piante è sceso fino al 23 %, mentre i livelli di lignina in altre è calato del 18 %. I ricercatori sono riusciti a ripristinare la normale funzione dello xilema nelle piante. Essi hanno identificato un balzo del 42 % nella rendita della saccarificazione delle piante dopo il pretrattamento.

"Questi risultati mostrano che è possibile ottenere piante che hanno ridotte quantità di xilani nelle loro pareti e che allo stesso tempo conservano l'integrità strutturale dei vasi dello xilema," ha detto il coautore Henrik V. Scheller della Physical Biosciences Division, Lawrence Berkeley National Laboratory, oltre che del Joint Bioenergy Institute e della University of California, Berkeley. "Il sistema di ingegneria dello xilema che presentiamo qui rappresenta un passo importante verso colture personalizzate per la bioenergia che possono essere facilmente trasformate in biocarburanti. Questo approccio nella Arabidopsis ha il potenziale per essere trasferito in altre specie di colture per biocarburanti nel prossimo futuro, in particolare nelle specie del pioppo."

I ricercatori ritengono che le loro scoperte potranno aiutare a guidare lo sviluppo di un'energia alternativa in grado di ridurre in modo significativo l'uso dei carburanti fossili.

Leggi l'articolo scientifico
Petersen, P.D., et al. (2012) "Engineering of plants with improved properties as biofuels feedstocks by vessel-specific complementation of xylan biosynthesis mutants". Biotechnology for Biofuels. doi:10.1186/1754-6834-5-84

Redazione (04/12/2012)
Pubblicato in Biotecnologie
Tag: VND6, VND7, biocarburanti, lignina, cellulosa, xilosio

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