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Una tesis doctoral de la Universidad de León ha conseguido cultivos celulares de maíz (Zea mays) capaces de resistir a herbicidas a través de modificaciones en la pared celular de este cereal. Para ello, aplicó un tipo denominado dichlobenil que inhibe la síntesis de la celulosa, principal componente de la parte externa de la célula. Los cultivos celulares reaccionaron substituyendo la celulosa con arabinoxilanos y esta alteración permitía células más grandes y porosas. El objetivo final está relacionado con la producción de bioetanol a partir de este cereal.
La investigación, realizada por el doctorando Hugo Mélida bajo la dirección de los profesores Antonio Encina, Jesús Álvarez y José Luis Acebes, mantiene la línea de trabajo desde hace tiempo desde el Área de Fisiología Vegetal de la Universidad de León: profundizar en el conocimiento de la pared celular de diferentes especies vegetales. Con anterioridad, esta división universitaria ya había analizado las características en la alubia (Phaseolus vulgaris), cuya pared es considerada de tipo I. El maíz, por su parte, entra en la catalogación del tipo II. Las investigaciones científicas se han centrado hasta ahora en analizar más habitualmente las de la primera clase, que comparten especies tan diferentes como el tomate (Solanum lycopersicum), el tabaco (Nicotiana tabacum) y la propia alubia.
Cuando están sometidas a estrés, las plantas tienen la capacidad de alterar las paredes celulares para defenderse ante estas agresiones. La investigación, de carácter básico, pretende conocer "cómo se producen estas modificaciones en cultivos celulares", explica a DiCYT Mélida. Para ello, el investigador aplicó en cultivos celulares de maíz un herbicida denominado dichlobenil (utilizado, por ejemplo, para el control de las malas hierbas en jardines). Esta substancia inhibe la síntesis de celulosa, principal componente de la pared celular.
Arabinoxilano en vez de celulosa
A través de primero de la medición de los niveles de toxicidad y de la habituación de los cultivos celulares de maíz al herbicida, el experimento, publicado en la revista científica Planta, consiguió cultivos capaces de resistir a este agente nocivo. Las células de maíz realizaban modificaciones en la pared que compensaban la desaparación de los niveles normales de celulosa. Con una reducción de hasta el 75% respecto a cultivos celulares no tratados, las células compensaban la inexistencia del polisacárido con fenoles y semicelulosas denominadas arabinoxilanos. La célula utiliza estos dos componentes, el arabinoxilano como susbtituto de la celulosa y el fenol como ligadura entre partículas de arabinoxilanos, para mantener el crecimiento. Además, a través de estas modificaciones a nivel morfológico, las células eran más grandes y porosas y los cultivos celulares se volvían más degradables.
Los investigadores pretenden utilizar este mayor conocimiento sobre la pared celular del maíz para mejorar la generación de bioetanol procedente de este cereal. Para ello, una vez realizada la caracterización de los cambios en la zona externa de la célula del maíz, Mélida quiere analizar los cambios ocasionados a nivel génico en los genes relacionados con la celulosa y el fenol.
En este sentido, el Área de Fisiología Vetegal ha establecido contactos con el Centro de Recerca Agrigenòmica de Barcelona y el Edinburgh Cell Wall Group (ECWG) del Reino Unido. Ambos realizan la síntesis de lignina, un polímero que rodea la celulosa en las especies vegetales y proporciona rigidez a la pared celular a través de una capa gruesa. Es observable, por ejemplo, en la corteza de los árboles. Los fenoles son precursores de la lignina. Debido a que los cultivos celulares crecen indiscriminadamente, éstos no desarrollan lignina, por lo que es necesario realizar otros tipos de ensayos para conocer la acción concreta de los fenoles.
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