¿CÓMO INFLUYE LA PARED CELULAR EN EL APROVECHAMIENTO DEL MAÍZ?

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LA PARED CELULAR EN EL APROVECHAMIENTO DEL MAÍZ

En este trabajo se recopilan las recientes investigaciones que han tenido como objetivo principal el estudio integral de los diferentes componentes de la pared celular del maíz y su influencia conjunta en la resistencia a plagas, la digestibilidad animal y la producción de bioetanol.

Ana López-Malvar1*, Lorena Álvarez2+, Ana Butrón2*, Rocío Campañó2+, Ana Carballeda+, Nadia Chibane2+, David José Figueroa2+, Noemi Gesteiro2*, Rosa Ana Malvar2*, Mercedes Martínez2+, Amando Ordás2*, Juan Carlos Pazos2*, Pedro Revilla2*, Amanda Verde2+, Rogelio Santiago1*

LA VERSATILIDAD DE USO DE LAS PLANTAS DE MAÍZ

El maíz es uno de cultivos más importantes a nivel mundial, tanto por su producción, precediendo al trigo y al arroz, como por estar adaptado a prácticamente cualquier región del planeta.

En España, en 2018, la superficie que se dedicó al cultivo de maíz para su uso en grano fue de 322.000 hectáreas, lo que equivale a una producción total de 3.842.500 toneladas, de las cuales 75.200 se destinaron a la producción de bioetanol. Esta producción equivale económicamente a 678 millones de euros (MAPAMA, 2018).

A esto hay que añadir el maíz forrajero, con más de 3 millones de toneladas producidas en España.
Además de por su gran adaptación y producción, el cultivo de maíz destaca por su gran versatilidad de aprovechamientos o usos económicamente importantes. Aparte del uso del grano para alimentación humana o la producción de piensos para el ganado, también puede ser destinado a fines industriales. Sin embargo, el rastrojo que queda tras la cosecha del grano también es una materia prima excelente para la producción de bioetanol, que no conlleva sustraer recursos de los que actualmente se dedican a alimentación, ya que un único cultivo permite un doble aprovechamiento. Por otro lado, la planta completa, incluyendo la mazorca, puede servir de alimento para el ganado. El maíz forrajero es la fuente de energía principal para los rumiantes y en Galicia es especialmente importante, ya que lo producido en esta comunidad autónoma representa el 75 % de todo el maíz forrajero español.

La optimización del proceso de producción de bioetanol y aprovechamiento del maíz forrajero debe centrarse en la cantidad y la calidad de la biomasa de la planta. La mejora de la cantidad se refiere a maximizar la producción en términos de toneladas de material por unidad de área, mientras que la mejora de la calidad de la biomasa se refiere fundamentalmente a la digestibilidad, que se ve directamente influenciada por la composición y organización de la pared celular. La conversión de biomasa lignocelulósica (rastrojo) en etanol es un proceso que involucra fundamentalmente tres etapas: (i) una etapa de pretratamiento, seguida por (ii) la degradación hidrolítica de los carbohidratos a los monómeros de azúcar constituyentes (sacarificación), y (iii) la fermentación final de azúcares libres a etanol. El principal obstáculo en el proceso de digestión de la biomasa es la recalcitrancia de la pared celular (envuelta que rodea a las células vegetales actuando como exoesqueleto, proporcionando rigidez y protección a la célula), definida como la resistencia de esta a la degradación por parte de microbios y sus enzimas. En especies forrajeras, la fibra comprende 300800 mg/g del contenido de la materia seca. Desafortunadamente, menos del 50 % de esa fibra es digerida y aprovechada por el animal debido a la composición de dicha fibra y de otros componentes de la pared celular que limitan la degradabilidad del tejido por parte de los microorganismos del rumen, por lo que el incremento de la calidad del forraje se ha centrado en aumentar la digestibilidad de la pared celular. Por otro lado, aumentar la calidad del rastrojo para la producción de biocombustible y mejorar su digestibilidad implica aumentar los litros de biocombustible por unidad de biomasa.

“LA OPTIMIZACIÓN DEL PROCESO DE PRODUCCIÓN DE BIOETANOL Y EL APROVECHAMIENTO DEL MAÍZ FORRAJERO DEBE CENTRARSE EN LA CANTIDAD Y LA CALIDAD DE LA BIOMASA DE LA PLANTA“

Sin embargo, la pared celular es una barrera frente al ataque de herbívoros, por lo que las modificaciones para optimizar la producción de etanol y la digestibilidad del forraje pueden comprometer la resistencia de la planta frente a las plagas. Las plantas de maíz son consumidas por gran cantidad de insectos herbívoros. Más concretamente, los taladros son insectos lepidópteros que se alimentan de la médula de la caña del maíz produciendo galerías que ocasionan pérdidas de rendimiento aproximadamente del 30 %, lo que equivale, a nivel mundial, a pérdidas de 311.3 millones de toneladas anuales. En el noroeste de España, las pérdidas medias son del 15 % y son causadas mayoritariamente por el taladro mediterráneo Sesamia nonagrioides Lef, aunque el daño causado por el taladro europeo Ostrinia nubilalis es también importante. Además de la cantidad de tejido del que se alimentan las larvas, las galerías producidas en el tallo interfieren en el transporte de nutrientes por la planta y asimilados hacia la mazorca, e incrementan el encamado.

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