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 lo que 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 quese publicará el 21 de enero en Comunicaciones de la naturaleza . "Actualmente, casi toda la gasolina contiene alrededor del 10 por ciento de etanol. Un tercio de toda la producción de maíz en los Estados Unidos, que es aproximadamente 5 mil millones de bushels al año, se usa para la producción de etanol. Incluso si finalmente podemos mejorar la eficiencia de producción de etanol1 o 2 por ciento, podría proporcionar un beneficio significativo para 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 a la investigadora postdoctoral Xue Kang y dos estudiantes de posgrado, Malitha Dickwella Widanage de Colombo, Sri Lanka y Alex Kiruide Nakuru, Kenia.
Anteriormente se pensaba que la celulosa, un carbohidrato complejo grueso y rígido que actúa como un andamio en el maíz y otras plantas, se conecta directamente a un polímero resistente al agua llamado lignina. Sin embargo, Wang y sus colegas descubrieron que la lignina tiene un contacto limitado con la celulosa en el interioruna planta. En cambio, el complejo carbohidrato complejo llamado xilano conecta la celulosa y la lignina como pegamento.
También se pensó anteriormente que las moléculas de celulosa, lignina y xilano están mezcladas, pero los científicos descubrieron que cada una 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 plantea 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 la planta o el mejoramientoplantas más digeribles para producir etanol u otros biocombustibles. Sin embargo, esta investigación se ha realizado sin una imagen completa de la estructura molecular de las plantas.
"Mucho trabajo en 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 también.
Además del maíz, Wang y sus colegas analizaron otras tres especies de plantas: arroz, pasto de pasto que también se usa para la producción de biocombustibles y la especie de planta modelo Arabidopsis, que es una planta con flores relacionada con el repollo. Los científicos descubrieron que la estructura molecularentre las cuatro plantas son similares
Descubrieron esto mediante el uso de un instrumento de espectroscopía de resonancia magnética nuclear en estado sólido en LSU y en el Laboratorio Nacional de Campo Magnético Alto de la National Science Foundation en Tallahassee, Florida. Estudios anteriores que utilizaron microscopios o análisis químicos no han demostrado la estructura a nivel atómico dela arquitectura de células vegetales intactas nativas. 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.
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Materiales proporcionados por Universidad Estatal de Louisiana . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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