Un equipo de investigación de Brookhaven Lab dirigido por John Shanklin (de pie, trasero) exploró estrategias para aumentar la producción de aceite y la acumulación en las hojas de las plantas. Zhiyang Zhai (sentado, holding) llevó a cabo los estudios bioquímico-genéticos con el apoyo técnico de Hui Liu (izquierda) y la asistencia en la interpretación de datos de Changcheng Xu (derecha). Crédito:Laboratorio Nacional Brookhaven
Si come demasiado sin hacer ejercicio, probablemente aumentará algunos kilos. Como resulta, las hojas de las plantas hacen algo similar. En un nuevo estudio en el Laboratorio Nacional Brookhaven del Departamento de Energía de EE. UU., Los científicos demuestran que la retención de azúcares en las hojas de las plantas también puede hacer que engorden.
En plantas esta acumulación de grasa adicional podría ser algo bueno. Podría ayudar a convertir las plantas en fábricas para producir biocombustibles y otros productos químicos útiles. Pero no se puede simplemente alimentar a las plantas con galletas y donas para que las hojas bombeen más aceite.
"Las plantas hacen su propia comida, "dijo John Shanklin, el bioquímico de Brookhaven Lab que dirigió la investigación. "Convierten la luz del sol, agua, y dióxido de carbono en azúcares a través de la fotosíntesis, y esos azúcares generalmente se transportan de las hojas a otras partes de la planta, y se convierte en otros compuestos que las plantas necesitan para su crecimiento y desarrollo. Los aceites tienden a no acumularse en niveles altos, excepto en algunas semillas ".
Para inclinar la balanza a favor de una mayor producción y acumulación de aceite en las hojas, que serían más abundantes y accesibles que las semillas para fabricar bioquímicos, los científicos necesitaban un conocimiento detallado de los procesos bioquímicos que impulsan las vías metabólicas y los genes que controlan ellos. Como se describe en un artículo publicado en la revista Plant Physiology, el equipo de Brookhaven cultivó selectivamente plantas para combinar una serie de características que bloquearon algunas de las vías de conversión y transporte de azúcar, lo que resultó en una mayor producción y acumulación de petróleo.
Este gráfico muestra cómo la combinación de mutaciones genéticas puede aumentar la acumulación de aceite en las hojas de una planta de laboratorio común. A es la planta de Arabidopsis de tipo salvaje sin mutaciones; B es Arabidopsis con dos mutaciones que interrumpen tanto el transporte de azúcar fuera de las hojas como la conversión de azúcar en almidón; C tiene las mismas mutaciones que B más dos mutaciones adicionales:una para bloquear otra vía de conversión de azúcar, y otro para bloquear el transporte de lípidos. Los resultados sugieren que esta estrategia bioquímica-genética podría contribuir a incrementar la producción y acumulación de aceite en los tejidos vegetativos de plantas cultivadas para biocombustibles u otros productos básicos. Crédito:Laboratorio Nacional Brookhaven
Los científicos sospecharon que mantener más azúcar en las hojas aumentaría la producción de aceite en esos tejidos vegetativos según su investigación anterior. Ese trabajo identificó cómo los niveles altos de azúcar inhiben una proteína reguladora que juega un papel clave en la descomposición de otra proteína que sirve como un interruptor para activar los genes de producción de aceite. En el estudio actual, los científicos encontraron mayores niveles de la proteína de encendido junto con niveles más altos de precursores de aceite y aceite.
"La combinación de mutaciones genéticas que disminuyen el transporte de azúcar de las hojas y la conversión de azúcares en almidón aumenta los niveles de azúcar en las hojas, "Shanklin dijo." Ese exceso de azúcar impulsa el aumento de la producción de petróleo al estabilizar el petróleo en el interruptor, y también proporcionando los componentes básicos de carbono necesarios para producir más aceite en las hojas ".
Los científicos también crearon plantas que combinaban los rasgos de aumento de azúcar con otras mutaciones, incluyendo uno que limitó la degradación de los lípidos vegetales, lo que resultó en mayores aumentos en la acumulación de precursores de aceite en las hojas.
"En varios casos, Las combinaciones de estas mutaciones ayudaron a inclinar el metabolismo de las plantas a producir y almacenar más aceite de lo esperado en las hojas. "Dijo Shanklin.
"Los hallazgos de estos estudios bioquímicos-genéticos fundamentales proporcionan información valiosa sobre la relación entre el azúcar, precursores de aceite, y la acumulación de aceite en las hojas que ayudará a informar los esfuerzos biotecnológicos para optimizar la acumulación de aceite en los tejidos vegetativos de plantas económicamente importantes ".
