Potencial producción de biocombustible a partir del álamo americano
Los científicos han completado la secuencia del genoma de un árbol y su análisis podría significar un gran avance en el mejoramiento de plantas para la producción eficiente y económicamente viable de biocombustibles.
Publicado en septiembre pasado en la revista "Science", el análisis del álamo americano negro (Populus balsamifera ssp. trichocarpa - en inglés, "black cottonwood") es el producto de un esfuerzo internacional durante cuatro años por parte de más de 100 investigadores en 34 instituciones científicas.
El álamo americano negro es un álamo de rápido crecimiento nativo de la costa del Pacífico desde Alaska hasta San Diego, en California. El ADN secuenciado fue tomado de un árbol encontrado en la ribera del Río Nisqually en el estado de Washington (EE.UU.).
Es apenas la tercera especie vegetal que hasta la fecha se le ha hecho y publicado la secuencia del genoma completo, luego del arroz y una diminuta hierba, la Arabidopsis thaliana
El equipo de investigación escogió el álamo americano negro para este esfuerzo debido a su rápido crecimiento - puede crecer hasta 4 metros por año y madurar en cuatro años - y el tamaño relativamente pequeño de su genoma, compuesto por 480 millones de pares de bases.
Esto es 40 veces menor que el genoma de un pino.
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Los investigadores identificaron más de 45,000 genes codificadores de proteínas - más que en cualquier otro organismo cuyo genoma haya sido secuenciado hasta la fecha. El álamo tiene el doble del número de genes que el genoma humano, el cual es seis veces mayor que el del árbol.
El álamo americano negro puede alcanzar
una altura de más de 30 metros.
(Foto de Calflora)
El análisis encontró 93 genes asociados con la producción de celulosa, molécula estructural de las paredes de las células vegetales y que es el material orgánico más abundante del planeta. Esto es crítico para el concepto de biocombustibles ya que la celulosa puede descomponerse en azúcares que, a su vez, pueden fermentarse para producir alcohol el cual se destila para producir etanol de calidad combustible y otros combustibles líquidos.
Estos genes podrían seleccionarse específicamente por medio de métodos tradicionales de mejoramiento genético de plantas para producir eficientemente la clase de celulosa necesaria para hacer que la producción de biocombustibles sea eficiente, dijeron los investigadores.
"No estamos hablando de un organismo modificado genéticamente," dijo John Mark Davis, investigador de la Universidad de Florida y quien colaboró en el proyecto. "Este es un árbol silvestre, y ya ahí hay suficiente variación genética para que consigamos la planta que deseamos sin una manipulación genética directa."
Este esfuerzo de lograr la secuencia del genoma del álamo americano negro fue financiado por el Departamento de Energía de Estados Unidos y es parte de un plan mayor para reemplazar 30 por ciento de combustible usado en los Estados Unidos con combustibles de biomasa para el año 2030.
El departamento visualiza un futuro que incluya grandes fincas de álamo en regiones como el Noroeste del Pacífico, el Medio Oeste superior y porciones del sureste de Estados Unidos. Estas fincas proveerían un abastecimiento continuo de biomasa arbórea rica en celulosa que pueda ser transformada en combustibles como el etanol en biorefinerías especializadas.
Los autores del estudio hicieron notar que el potencial de fincas de álamo para la producción de biocombustibles tendría beneficios ambientales adicionales - menos contaminación que la gasolina y un almacenamiento adicional de carbono.
"Los árboles almacenan el dióxido de carbono capturado en sus hojas, ramas, ramitas y raíces," dijo Gerald Tuskan, científico del Departamento de Energía y autor principal del estudio. "Este proceso natural provee oportunidades para mejorar la remoción del carbono del aire con la producción de árboles que traspasen y almacen efectivamente más carbono debajo del suelo en sus raíces y en el suelo."
"Básicamente, tendríamos una fuente de combustible para nuestros carros que, en un gran marco, podría ayudar a capturar a casi tanto dióxido de carbono como se produzca," agregó el co-autor Gary Peter, profesor de genoma forestal y biología celular en la Universidad de Florida. "Eso significaría mucho para hacer que vaya más lento el principal factor del calentamiento global."
Stephen DiFazio, biólogo de la Universidad de Virginia Occidental y co-autor del trabajo, dijo que la secuencia del genoma ya está teniendo "un impacto profundo en las investigaciones de biotecnología forestal."
"Esto está acelerando grandemente el descubrimiento de genes que controlan muchos aspectos diferentes de la biología de árboles forestales, y está abriendo el camino para mejoramientos notables en la productividad de plantaciones forestales que podrían rivalizar con los de la revolución verde en la agricultura," dijo DiFazio. "Creo que los impactos de más largo alcance de esta investigación serán en los campos de la ecología y la biología ambiental ya que por primera vez ahora tenemos, en nuestras manos, el modelo para comprender las intrincaciones de la adaptación en un organismo dominante ecológicamente."