Investigação de mecanismos de regulação da degradação da parede celular em raízes de cana-de-açúcar durante a formação de aerênquima

Resumo

Em um contexto de maior conscientização ambiental por parte da sociedade, a busca por uma energia limpa e renovável faz-se essencial. No entanto, para suprir o consumo mundial de energia, a quantidade de biomassa disponível não é suficiente para atender a demanda de substituição plena do petróleo, fazendo com que sejam necessárias tecnologias para aproveitamento máximo da biomassa produzida. No Brasil, a cana de açúcar é utilizada para a geração de etanol. Para melhorar o aproveitamento desta biomassa, o processo de produção de etanol a partir de lignocelulose de cana-de-açúcar requer um passo denominado de pré-tratamento, que consiste em tornar a biomassa mais acessível à ação de glicosil hidrolases que atacam a parede celular. Entretanto, a eficiência enzimática tem sido relativa, uma vez que as paredes celulares têm demonstrado alta recalcitrância à hidrólise. Os processos de pré-tratamento atualmente utilizados envolvem métodos físicos e químicos. Contudo, ambos acarretam em perda de componentes da parede celular, diminuindo a eficiência do procedimento. Na busca por uma metodologia de pré-tratamento otimizada, encontram-se diversas situações em que as plantas são capazes de degradar suas próprias paredes celulares e esses processos são relacionados ao amadurecimento de frutos, mobilização de reserva em sementes e formação de aerênquimas. Nos casos do arroz e milho, aerênquimas são produzidos nas raízes, e nestes sistemas já foi visto que as paredes celulares são degradadas. Em cana se açúcar, nosso grupo detectou vários genes relacionados ao metabolismo da parede celular e a estrutura química dos polissacarídeos componentes foi determinada. Mais recentemente, iniciamos a caracterização da formação de aerênquima lisígeno em raízes de cana-de-açúcar. Neste contexto, a presente proposta tem como objetivo dar continuidade a esta caracterização, compreendendo os mecanismos que envolvem a rede de sinalização metabólica e gênica ao longo da degradação da parede celular durante o processo de formação do aerênquima em raízes de cana-de-açúcar. Este sistema se faz um modelo interessante, uma vez que, quando induzido, degrada as paredes celulares de uma parte do parênquima cortical das raízes. A perspectiva da proposta é a produção de dados que permitam desenhar estratégias para o desenvolvimento do pré-tratamento biológico, de forma a auxiliar na produção do etanol de segunda geração a partir de cana-de-açúcar. (AU)