La biomassa vegetale contiene un notevole potere calorifico ma la maggior parte di essa costituisce pareti cellulari robuste, un vantaggio evolutivo poco appetitoso che ha aiutato le erbe a sopravvivere ai raccoglitori e a prosperare per oltre 60 milioni di anni.

Il guaio è che questa robustezza li rende ancora meno digeribili nel rumine di mucche e pecore e difficili da lavorare nelle raffinerie di bioenergia per il carburante a etanolo.

Ma ora un team multinazionale di ricercatori, dal Regno Unito, Brasile e Stati Uniti, ha individuato un gene coinvolto nell'irrigidimento delle pareti cellulari la cui soppressione ha aumentato il rilascio di zuccheri fino al 60%. I loro risultati sono riportati oggi in Nuovo Fitologo .

"L'impatto è potenzialmente globale in quanto ogni paese utilizza colture erbacee per nutrire gli animali e diversi impianti di biocarburanti in tutto il mondo utilizzano questa materia prima, "dice Rowan Mitchell, un biologo vegetale presso Rothamsted Research e co-leader del team.

"Solo in Brasile, i mercati potenziali per questa tecnologia sono stati valutati lo scorso anno a 1300 milioni di R$ (400 milioni di R$) per i biocarburanti e 61 milioni di R$ per il bestiame da foraggio, " dice Ugo Molinari, Principal Investigator del Laboratorio di Genetica e Biotecnologia presso Embrapa Agroenergy, parte della corporazione brasiliana di ricerca agricola (Embrapa) e l'altro co-leader del team.

Ogni anno vengono prodotti miliardi di tonnellate di biomassa da colture erbacee, osserva Mitchell, e una caratteristica fondamentale è la sua digeribilità, che determina quanto sia economico produrre biocarburanti e quanto sia nutriente per gli animali. Aumento dell'irrigidimento della parete cellulare, o feruloilazione, riduce la digeribilità.

"Dieci anni fa abbiamo identificato i geni specifici dell'erba come candidati per il controllo della feruloilazione della parete cellulare, ma si è rivelato molto difficile dimostrare questo ruolo anche se molti laboratori hanno provato, " dice Mitchell. "Ora forniamo la prima prova forte per uno di questi geni."

Nelle piante geneticamente modificate del team, un transgene sopprime il gene endogeno responsabile della feruloilazione a circa il 20% della sua normale attività. In questo modo, la biomassa prodotta è meno feruloilata di quanto sarebbe altrimenti in un impianto non modificato.

"La soppressione non ha effetti evidenti sulla produzione di biomassa della pianta o sull'aspetto delle piante transgeniche con feruloilazione inferiore, " nota Mitchell. "Scientificamente, ora vogliamo scoprire come il gene media la feruloilazione. In quel modo, possiamo vedere se possiamo rendere il processo ancora più efficiente".

I risultati sono senza dubbio un vantaggio in Brasile, dove una fiorente industria bioenergetica produce etanolo dagli avanzi non alimentari di altre colture erbacee, come residui di stufatura di mais e canna da zucchero, e dalla canna da zucchero coltivata come coltura energetica dedicata. Una maggiore efficienza della produzione di bioetanolo lo aiuterà a sostituire i combustibili fossili ea ridurre le emissioni di gas serra.

"A livello economico e ambientale, la nostra industria del bestiame trarrà vantaggio da un'alimentazione più efficiente e la nostra industria dei biocarburanti trarrà vantaggio dalla biomassa che ha bisogno di meno enzimi artificiali per essere scomposta durante il processo di idrolisi, " nota Molinari.

Per John Ralph, coautore e pioniere sul campo, la scoperta è stata vinta a fatica ed è attesa da tempo. "Vari gruppi di ricerca 'avevano la proteina/gene di feruloilazione imminente', e questo è stato circa 20 anni fa, " nota il professore di biochimica presso l'Università del Wisconsin-Madison e presso il Great Lakes Bioenergy Research Center del Dipartimento dell'energia degli Stati Uniti.

"Il nostro gruppo si è interessato, dall'inizio degli anni '90, nella reticolazione dei ferulati nelle pareti cellulari delle piante e ha sviluppato i metodi NMR che sono stati utili nella caratterizzazione qui, " nota Ralph. "Questo è stato difficile da scoprire."