fbpx

Pesquisadores avançam no desenvolvimento da “cana papaia”

Share on facebook
Share on google
Share on twitter
Share on linkedin

Descrição de genes envolvidos na separação celular que ocorre na raiz da cana-de-açúcar possibilita o desenvolvimento de variedades com a parede celular amolecida, como a do mamão, favorecendo o etanol de segunda geração

Durante o período de amadurecimento do mamão (Carica papaya), as células da parede celular do fruto se separam, tornando o tecido mais amolecido e de fácil digestão. Esse processo permite a disponibilização de conteúdos celulares e facilita a extração do açúcar (sacarose) da fruta ao ser ingerida.

Recentemente, constatou-se que a raiz da cana-de-açúcar realiza um processo similar. Durante seu desenvolvimento, as paredes celulares são modificadas e formam-se espaços preenchidos de ar (chamados de aerênquimas) que separam as células.

“Os aerênquimas são muito comuns em plantas alagadas, como o arroz, pois favorece a sustentação ou a flutuação na água, a chegada de oxigênio e a retirada de gás carbônico das partes submersas do vegetal”, disse Marcos Buckeridge, professor do Instituto de Biociências da Universidade de São Paulo (IB-USP).

Nos últimos anos, Buckeridge e colaboradores têm se dedicado a estudar os genes envolvidos na separação celular na raiz da cana a fim de desenvolver variedades transgênicas da planta que permitam que esse processo ocorra em outras partes, como no colmo, onde se acumulam biomassa e sacarose.

Dessa forma, seria possível cultivar variedades de cana com a parede celular amolecida como a de um mamão – a chamada “cana papaia”. E, com isso, facilitar a degradação da parede celular e viabilizar a produção em larga escala de bioetanol de segunda geração (obtido a partir da biomassa).

Agora, um grupo de pesquisadores vinculados ao Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia do Bioetanol – um dos INCTs apoiados pela FAPESP em São Paulo em parceria com o Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) – deram um importante passo nesse sentido.

Eles conseguiram descrever, em parceria com colegas de outras universidades e instituições de pesquisa no Brasil e no exterior, as primeiras sequências de genes envolvidos na separação celular na raiz da cana e elucidar suas funções nesse processo. Os resultados do estudo, foram publicados no Journal of Experimental Botany.

“Se conseguirmos promover o efeito de separação da parede celular da raiz no colmo da cana, será possível não só diminuir a quantidade de coquetéis enzimáticos usados hoje para fazer a hidrólise enzimática [degradação e conversão de carboidratos da palha e do bagaço da cana em açúcares capazes de sofrer fermentação] para obter o etanol de segunda geração como também aumentar a extração de sacarose”, disse Buckeridge, que também coordena o INCT do Bioetanol, à Agência FAPESP.

Foram sequenciados dois genes considerados essenciais nas etapas iniciais de desenvolvimento do aerênquima na raiz da cana-de-açúcar. O primeiro é o que codifica a proteína RAV (scRAV1), fator de transcrição que controla o envelhecimento das folhas das plantas. O segundo gene é o da endopoligalacturonase (scEPG1), enzima que ataca polissacarídeos (pectinas) que mantêm as células unidas e, dessa forma, realiza a separação celular durante o amadurecimento de frutos e a formação de aerênquima.

Devido à alta complexidade do genoma da cana, que possui várias cópias de cada cromossomo e numerosas variantes de cada gene, os dois genes foram sequenciados a partir de 17 clones cromossômicos bacterianos com regiões genômicas correspondentes a de uma variedade de cana, a R570.

As sequências dos genes foram comparadas com as do sorgo (Sorghum bicolor), uma vez que essa planta tem um dos genomas mais parecidos com o do cana. Uma sequência semelhante de cada um dos dois genes foi expressa em folhas de tabaco para ensaios de transativação – em que se avalia quais outros genes eles ativam.

“O tabaco é uma planta fácil de transformar geneticamente e serve como modelo para demonstrar se mecanismos como esses de fato funcionam”, disse Buckeridge.

As análises das regiões genômicas e dos ensaios de transativação demonstraram que o scRAV1 controla a degradação precoce de pectinas durante a formação do aerênquima da raiz da cana. Além disso, que a proteína produzida pelo gene scRAV1 se liga ao promotor do gene scEPG1, reprimindo sua transcrição.

“Isso abre a perspectiva de usar biotecnologia para fazer manipulação genética da cana e, com isso, poder aumentar a produção de etanol de segunda geração”, disse Buckeridge.

Primeiro passo

Os pesquisadores desenvolveram uma variedade de cana com expressão aumentada de scRAV1. Descobriram também um microRNA – molécula reguladora de expressão gênica – capaz de inibir especificamente o scRAV1 e estimular a expressão do scEPG1 em toda a planta.

“Estamos começando a ver nessa variedade transformada geneticamente o que parece ser um efeito de amolecimento da parede celular da cana próximo ao que queremos. O colmo de algumas delas, por exemplo, não consegue ficar ereto. Isso pode representar o primeiro passo para chegarmos ao desenvolvimento da cana papaia”, disse Buckeridge.

Um vídeo da tomografia da formação do aerênquima na raiz de cana pode ser visto em www.botany.one/2017/11/creative-destruction-death-leads-function.

O artigo The control of endopolygalacturonase expression by the sugarcane RAV transcription factor during aerenchyma formation(DOI: 10.1093/jxb/ery362), de Eveline Q. P. Tavares, Amanda P. de Souza, Grayce H. Romim, Adriana Grandis, Anna Plasencia, Jonas W. Gaiarsa, Jacqueline Grima-Pettenat, Nathalia de Setta, Marie-Anne Van Sluys e Marcos S. Buckeridge, pode ser lido noJournal of Experimental Botany em academic.oup.com/jxb/article/70/2/497/5272591?searchresult=1 

Acesse a ultima edição da Analytica

Ultimas Notícias

UFSCar abre inscrições para introdução à microscopia eletrônica de transmissão e microanálise. Veja aqui!

Estão abertas até o dia 1º de maio as inscrições para o curso de introdução à microscopia eletrônica de transmissão e microanálise da Escola de

Pesquisadores da USP e do Instituto Butantan descobrem técnica inovadora para produção de vacinas orais

Pesquisadores do Instituto de Física da Universidade de São Paulo (USP) e do Instituto Butantan desenvolveram uma técnica que utilizou “cápsulas” de sílica para transportar

Anvisa orienta sobre o C. auris, o superfungo que está preocupando autoridades. Veja aqui.

Ontem, por meio da revista NewsLab, divulgamos uma matéria detalhada sobre o Candida auris (leia aqui), o fungo multirresistente que está alertando autoridades de todo

Exclusivo: bioMérieux Brasil fala sobre garantia da integridade dos dados com testes microbiológicos automatizados

Veja material exclusivo da revista Analytica sobre a garantia da integridade de dados com Testes Microbiológicos feito pela empresa multinacional de biotecnologia bioMérieux. Autores: Dra.

Oportunidade: Bayer abre inscrições para Programa de Estágio em 2019

A Bayer, multinacional alemã com foco em Ciências da Vida, busca 40 jovens profissionais para seu Programa de Estágio Agro 2019, que está com inscrições

Seções
Fechar Menu