Ya valorado por su resiliencia, producción de biomasa y capacidad para mejorar la fertilidad del suelo, el sorgo bioenergético tiene otro atributo que los investigadores han caracterizado recientemente: una alta producción de cera.
Las ceras vegetales son útiles en una amplia gama de productos comerciales como cosméticos, tintas y velas, y como recubrimientos comestibles para alimentos y biocombustibles. La producción de altas cargas de cera del sorgo bioenergético (alrededor de 90 a 180 libras por acre) podría brindar a los productores ganancias adicionales.
Los científicos de Texas A&M AgriLife Research y la Facultad de Agricultura y Ciencias de la Vida de Texas A&M están aprendiendo más sobre la cera de la planta. Robert Chemelewski, estudiante de doctorado en el Departamento de Bioquímica y Biofísica, llevó a cabo la investigación con la supervisión de John Mullet, Ph.D., Profesor Distinguido de la Universidad y Cátedra Perry L. Adkisson de Biología Agrícola.
Su estudio fue publicado en la revista Frontiers in Plant Science .
Importancia de la cera para la resiliencia del sorgo en ambientes hostiles
El sorgo, una hierba tolerante a la sequía y al calor, se utiliza normalmente para la producción de cereales, forraje y biomasa para bioenergía . El sorgo de Bioenergy produce tallos muy largos que pueden alcanzar hasta 18 pies de altura.
La resiliencia de la planta le permite ser productiva incluso cuando se cultiva en tierras marginales o con poca agua. Esta resiliencia se debe en parte a la alta producción de cera de la planta, que ayuda a limitar la pérdida de agua y evita que la planta absorba demasiado calor al reflejar la radiación solar.
«El sorgo bioenergético pasó 50 millones de años sobreviviendo en África, en un ambiente muy cálido y seco», dijo Mullet. «Para sobrevivir a la sequía con altas cargas de radiación, el sorgo se adaptó segregando mucha cera en la superficie de las hojas y los tallos».
Además, los investigadores sospechan que la cera aumenta la resistencia a las plagas.
«Si se mutan las plantas para eliminar las ceras, se vuelven mucho más susceptibles a los insectos», dijo Mullet. «Los insectos que trepan por el tallo encuentran una capa de cera muy gruesa. Por lo tanto, creemos que la cera ayuda a proteger el tallo del daño de los insectos».
Caracterización de la composición de la cera del sorgo.
En su estudio reciente, los investigadores buscaron identificar información clave sobre la cera de sorgo, como las cantidades en diferentes superficies de las plantas y su composición química.
«La cera se compone de hidrocarburos de cadena larga», dijo Mullet. «Descubrimos que la cera de sorgo bioenergética está enriquecida con aldehídos, un tipo de compuesto orgánico que puede contribuir a la defensa de la planta contra las plagas».
A continuación, el equipo examinó los procesos bioquímicos implicados en la producción bioenergética de cera de sorgo. Encontraron los genes de la biosíntesis de la cera utilizando conocimientos previos obtenidos de otras plantas.
Una vez identificados, confirmaron que los genes se expresaban en la capa externa del tallo, donde se sintetiza y deposita la cera. Luego, el equipo analizó el proceso de activación de la biosíntesis de la cera durante el desarrollo del tallo, lo que les permitió ver qué genes están involucrados en la regulación.
«Al final, pudimos ver cómo encaja todo el camino», dijo Mullet.
De cara a la comercialización
En el futuro, los productores de sorgo bioenergético podrán ver un beneficio financiero de la cera de la planta además de los ingresos que genera el cultivo como materia prima para biocombustibles y generación de bioenergía.
«Siempre estamos buscando formas de extraer un producto de valor agregado de la planta antes de convertirla en biocombustible», dijo Mullet. «Cuando la biomasa recolectada va a una biorrefinería, se puede eliminar la cera en las primeras etapas del proceso para su posterior purificación y venta como un coproducto valioso».
Mullet dijo que el equipo de investigación no está seguro del potencial de mercado de la cera de sorgo bioenergética, pero ahora que saben cuánto produce la planta, esperan investigar la viabilidad comercial.
«Seguimos aprendiendo cosas sobre el sorgo bioenergético que son simplemente sorprendentes», afirmó. «La cera podría tener muchos usos. Descubrir cómo se puede eliminar y recuperar de forma económica es el siguiente paso en este tipo de investigación».
Más información: Robert Chemelewski et al, Acumulación de cera epicuticular y regulación de la expresión genética de la vía de la cera durante el desarrollo bioenergético del tallo del sorgo, Frontiers in Plant Science (2023). DOI: 10.3389/fpls.2023.1227859
