Una nueva investigación sobre la planta agrícola más importante económicamente de los EE. UU., El maíz, ha revelado una estructura interna de la planta diferente de lo que se pensaba anteriormente. que puede ayudar a optimizar la forma en que el maíz se convierte en etanol.

"Nuestra economía depende del etanol, por eso es fascinante que no hayamos tenido una comprensión completa y más precisa de la estructura molecular del maíz hasta ahora, ", dijo el profesor asistente del Departamento de Química de LSU, Tuo Wang, quien dirigió este estudio que se publicará el 21 de enero en Comunicaciones de la naturaleza . "En la actualidad, casi toda la gasolina contiene aproximadamente un 10 por ciento de etanol. Un tercio de toda la producción de maíz en los EE. UU., que es aproximadamente 5 mil millones de bushels al año, se utiliza para la producción de etanol. Incluso si finalmente podemos mejorar la eficiencia de la producción de etanol en un 1 o 2 por ciento, podría proporcionar un beneficio significativo a la sociedad ".

Wang y sus colegas son los primeros en investigar un tallo de planta de maíz intacto a nivel atómico utilizando técnicas de alta resolución. El equipo de LSU incluye al investigador postdoctoral Xue Kang y dos estudiantes graduados, Malitha Dickwella Widanage de Colombo, Sri Lanka, y Alex Kirui de Nakuru, Kenia.

Anteriormente se pensaba que la celulosa, un carbohidrato complejo espeso y rígido que actúa como un andamio en el maíz y otras plantas, conectado directamente a un polímero impermeable llamado lignina. Sin embargo, Wang y sus colegas descubrieron que la lignina tiene un contacto limitado con la celulosa dentro de una planta. En lugar de, el complejo de carbohidratos fibrosos llamado xilano conecta la celulosa y la lignina como pegamento.

También se pensaba anteriormente que la celulosa, se mezclan moléculas de lignina y xilano, pero los científicos descubrieron que cada uno tiene dominios separados y estos dominios realizan funciones separadas.

"Me sorprendió. Nuestros hallazgos en realidad van en contra del libro de texto, "Dijo Wang.

La lignina con sus propiedades impermeables es un componente estructural clave en las plantas. La lignina también representa un desafío para la producción de etanol porque evita que el azúcar se convierta en etanol dentro de una planta. Se han realizado importantes investigaciones sobre cómo descomponer la estructura de las plantas o cómo cultivar plantas más digeribles para producir etanol u otros biocombustibles. Sin embargo, esta investigación se ha realizado sin tener una imagen completa de la estructura molecular de las plantas.

"Gran parte del trabajo en los métodos de producción de etanol puede necesitar una mayor optimización, pero abre las puertas a nuevas oportunidades para mejorar la forma en que procesamos este valioso producto, "Dijo Wang.

Esto significa que se puede diseñar una mejor enzima o químico para descomponer de manera más eficiente el núcleo de la biomasa de una planta. Estos nuevos enfoques también se pueden aplicar a la biomasa en otras plantas y organismos.

Además del maíz, Wang y sus colegas analizaron otras tres especies de plantas:arroz, hierba varilla que también se utiliza para la producción de biocombustibles y la especie de planta modelo Arabidopsis, que es una planta con flores relacionada con el repollo. Los científicos encontraron que la estructura molecular entre las cuatro plantas es similar.

Descubrieron esto mediante el uso de un instrumento de espectroscopia de resonancia magnética nuclear de estado sólido en LSU y en el Laboratorio Nacional de Alto Campo Magnético de la National Science Foundation en Tallahassee. Fla. Estudios anteriores que utilizaron microscopios o análisis químicos no han demostrado la estructura a nivel atómico de los nativos, arquitectura intacta de la célula vegetal. Wang y sus colegas son los primeros en medir directamente la estructura molecular de estas plantas intactas.

Ahora están analizando madera de eucalipto, álamo y abeto, lo que también podría ayudar a mejorar la producción de papel y las industrias de desarrollo de materiales.