Algunos de los cultivos oleaginosos más conocidos y cultivados en los EE. UU. han sido durante mucho tiempo la canola, la soja y el girasol, pero un avance de los bioquímicos de la Universidad Estatal de Kansas podría llevar a que los cultivos de cobertura pennycress y camelina también se conviertan en una fuente de biodiésel mejorado.
por la Universidad Estatal de Kansas
Un equipo de investigación dirigido por Timothy Durrett, profesor de bioquímica y biofísica molecular , y la investigadora de doctorado Linah Alkotami utilizaron técnicas de biología sintética para aumentar significativamente la cantidad de acetil-triacilgliceroles (un tipo único de aceite encontrado y adaptado de la planta del arbusto ardiente) en el pennycress y la camelina a niveles casi puros.
Estos acetil-triacilgliceroles, o acetil-TAG, son muy útiles por su baja viscosidad y rendimiento en temperaturas frías , un criterio clave para su uso como reemplazo del diésel.
El equipo publicó sus resultados en las Actas de la Academia Nacional de Ciencias .
«Cuando fabricamos biodiésel, tomamos aceite vegetal común y lo convertimos en biodiésel mediante un proceso químico», dijo Durrett. «La idea es que con estos TAG de acetilo el aceite se pueda utilizar directamente como combustible sin necesidad de ningún otro proceso químico. De esta manera, los agricultores podrían aprovechar la química involucrada en la fabricación de biodiésel, así como las ganancias que implica. Si uno puede cultivar su propio combustible, es una forma de aumentar la independencia energética».
La ingeniería de semillas oleaginosas ha sido un campo difícil durante mucho tiempo, dijo Durrett. En todo el reino vegetal, ha habido varios lípidos inusuales pero útiles que los bioquímicos han logrado encontrar e identificar las enzimas que los crean. El desafío abrumador ha sido determinar cómo adaptar estas enzimas para producir aceites similares y lo suficientemente puros en otras plantas.
El equipo de investigación de Durrett logró su gran avance al aumentar uno de los sustratos utilizados para sintetizar los acetil-TAG en la camelina y el pennycress, alcanzando niveles del 93% y el 98%, respectivamente, significativamente más altos que los niveles de aproximadamente el 50% comunes al comienzo de la carrera de Durrett.
«Estos niveles son en realidad más altos que los de la planta de arbusto ardiente donde identificamos por primera vez este lípido, por lo que llegar a este nivel de pureza es todo un logro», dijo Durrett.
El siguiente paso para el equipo de investigación de Durrett es continuar estudiando estas plantas de camelina y pennycress modificadas para determinar qué otros cambios están ocurriendo.
«Cada vez que realizamos estos cambios en una semilla, nos damos cuenta de que la planta ‘contraataca’ contra esos cambios, y todavía estamos trabajando para entender cómo responden las plantas a estos cambios y cómo podemos controlar eso», dijo Durrett. «Aunque estamos al 98%, todavía hay muchas preguntas que estamos tratando de responder».
Los agricultores están particularmente interesados en estos avances, ya que el pennycress posee una notable capacidad para sobrevivir el invierno, lo que les permite plantar estos cultivos comerciales a fines del otoño y cosecharlos a principios de la primavera. Actualmente, estas dos plantas se cultivan predominantemente en el norte de los EE. UU., donde comenzó gran parte de la investigación sobre las plantas, pero Durrett prevé que los cultivos se extiendan a más partes del país a medida que los productores agrícolas aprendan a comercializarlos.
Como parte de una colaboración separada pero relacionada, Durrett está trabajando con Umut Yucel, profesor asociado de ciencia alimentaria, para explorar usos potenciales de los aceites de las plantas en la industria alimentaria, así como también en general como emulsionantes y lubricantes.
Más información: Linah Alkotami et al, Ingeniería dirigida de semillas de camelina y pennycress para una acumulación ultraalta de acetil-TAG, Actas de la Academia Nacional de Ciencias (2024). DOI: 10.1073/pnas.2412542121
