Análisis del rendimiento de sacarificación de plantas de Arabidopsis thaliana L. que expresan constitutivamente a los genes SUB1A–1 y SUB1C–1

Abstract

En la actualidad, existe la necesidad de buscar sustitutos de los combustibles fósiles. Los biocombustibles son una alternativa promisoria, especialmente el bioetanol, que es un derivado de la fermentación de la biomasa vegetal sacarificada, principalmente de almidón y celulosa. La biotecnología vegetal es una herramienta que se puede usar para aumentar en las plantas el contenido de carbohidratos. Los genes SUB1A-1 y SUB1C-1 están involucrados en la respuesta de estrés por inundación en el arroz, su función es retrasar la elongación y mantener el contenido de almidón por periodos largos. La hipótesis de este trabajo es que SUB1A-1 y SUB1C-1 pueden aumentar el contenido de almidón y mejorar la sacarificación en plantas de Arabidopsis thaliana. Para esto, se analizaron plantas silvestres (Col-0) y dos líneas transgénicas 35S:SUB1A-1 (OxSUB1A) y 35S:SUB1C-1 (OxSUB1C). Se observó que a los 22 días de edad y al final del día, las plantas OxSUB1A incrementaron un 37% la concentración de azúcares libres, 23% la glucosa proveniente de celulosa y 88% la que proviene del almidón en comparación con Col-0. Las plantas OxSUB1C no incrementaron el contenido de glucosa, incluso las líneas más sobrexpresantes tuvieron rendimientos bajos. Posteriormente, se caracterizó la acumulación del almidón en una cinética diurna, se observó que en las plantas OxSUB1A se acumuló más almidón (80–100%) que Col-0 en todos los puntos de muestreo (0, 8, 16, 20 y 24 h). Finalmente, se siguió el desarrollo de Arabidopsis y se observó que en la etapa juvenil la acumulación de almidón en OxSUB1A es hasta de 280% más que en Col-0. Adicionalmente, se usó un texturómetro para cuantificar que las plantas OxSUB1A fueron significativamente más débiles que las Col-0. Para explorar el mecanismo molecular, se cuantificó la expresión de genes involucrados en la degradación del almidón (SEX4 y GWD1), en la transición juvenil (SPL3, SPL4 y SPL5) y el tiempo de floración (FUL5 y SOC1) pero no se encontraron cambios en la expresión, lo que indica que la acumulación de almidón podría ser independiente de los mecanismos conocidos previamente. De esta manera, se concluyó que las plantas OxSUB1A al tener un tiempo de floración retardada, producen un mayor número de hojas, menor resistencia a la ruptura y acumulan mayor cantidad de almidón. Todas estas son características deseables en la biomasa vegetal utilizada como materia prima para la producción de bioetanol.