Las plantaciones mundiales de álamos suman alrededor de 9,4 millones de hectáreas, frente a unos 4 millones de hectáreas hace quince años. Los álamos son árboles de rápido crecimiento que se cultivan para fabricar papel, palés, madera contrachapada, muebles y biocombustibles. Debido a la gran demanda de álamo, los investigadores quieren optimizar las características de la planta.
El Instituto Flamenco de Biotecnología presentó recientemente dos solicitudes para realizar experimentos de campo con álamos modificados y editados genéticamente, dijo el VIB en un comunicado. Los científicos belgas han realizado cambios en genes específicos del álamo que participan en la formación de la pared celular. Como resultado, hay menos lignina en la pared celular o la lignina tiene una composición ligeramente diferente. Esto hace que sea más fácil y respetuoso con el medio ambiente transformar los álamos en papel, bioplásticos o biocombustibles. En pruebas de campo, los investigadores quieren determinar si los árboles presentan los cambios de lignina esperados en todas las condiciones climáticas.
Según la solicitud, el primer ensayo de campo (B/BE/24/V1) está probando dos líneas de álamo genéticamente modificadas en las que el gen TRA2 ha sido mutado utilizando la tecnología CRISPR/Cas9, lo que da como resultado menos lignina y más celulosa en la pared celular. .
Otro ensayo de campo (B/BE/24/V2) prueba tres líneas de álamo genéticamente modificados donde la composición de lignina está ligeramente alterada. Mediante la expresión adicional de determinados genes se forma en el polímero de lignina el metabolito escopoletina, que facilita la conversión de la celulosa en azúcares.
Las pruebas de campo se llevarán a cabo en Wetteren (Flandes Oriental) durante cuatro años (hasta la primavera de 2028) en una superficie máxima de 500 m². Las pruebas están diseñadas para limitar los riesgos potenciales para el medio ambiente. La propagación a través de semillas genéticamente modificadas no es posible porque si florecen, las flores se eliminarán mucho antes de que puedan propagarse las semillas. La propagación a través de esquejes de raíces también se evitará mediante una destrucción regular.
Los investigadores belgas no son los primeros en optimizar genéticamente el álamo. Anteriormente, un equipo dirigido por científicos de la Universidad de Arizona, el Centro de Investigación Helmholtz en Munich, la Universidad Estatal de Portland y la Universidad Estatal de Oregon modificaron genéticamente álamos para evitar que produzcan isopreno, y luego probaron las plantas en tres y cuatro años. Ensayos en plantaciones en Oregón y Arizona, EE.UU.
Esto se debe a que los álamos producen isopreno en sus hojas en respuesta al estrés climático como el calor y la sequía. El isopreno alivia estas tensiones al indicar los procesos celulares para que produzcan moléculas protectoras. Sin embargo, el isopreno es tan volátil que cada año se liberan a la atmósfera millones de toneladas métricas. El isopreno liberado reacciona con los gases producidos por los tubos de escape contaminados para formar ozono, que irrita el tracto respiratorio. El isopreno también provoca niveles más altos de formación de aerosoles atmosféricos, lo que reduce la cantidad de luz solar directa que llega a la Tierra (efecto de enfriamiento) y provoca un aumento en el potencial de calentamiento global del metano en la atmósfera (efecto de calentamiento). Lo más probable es que el efecto de calentamiento sea más fuerte que el efecto de enfriamiento. El efecto neto de las emisiones de isopreno es el deterioro de la salud respiratoria y, muy probablemente, el calentamiento de la atmósfera.
Los investigadores descubrieron que los árboles en los que la producción de isopreno estaba genéticamente suprimida no sufrían efectos negativos en términos de fotosíntesis o producción de biomasa. Los científicos utilizaron una herramienta de ingeniería genética conocida como interferencia de ARN. El ARN transporta instrucciones de codificación de proteínas del ADN de cada célula, que contiene el código genético del organismo. Científicos del Instituto de Patología Bioquímica de Plantas del Centro de Investigación Helmholtz en Munich, Alemania, que participaron en el estudio, desarrollaron herramientas genéticas para la modificación de árboles y ensayos de proteínas que revelaron cambios en el uso de vías bioquímicas.
Además, los científicos descubrieron que los árboles pudieron adaptarse a la pérdida de isopreno porque la mayor parte del crecimiento de las plantaciones de álamos se produce durante las épocas más frías y húmedas del año. Según los investigadores, el hecho de que se puedan cultivar nuevas variedades de álamo de forma climáticamente sostenible ayudará a aumentar el interés en cultivar álamo para producir biocombustibles, una alternativa a los combustibles fósiles.
