Cana transgênica: endereçando o aumento da produtividade sustentável

Resumo

A cana-de-açúcar é uma das culturas agrícolas mais importantes do Brasil, utilizada como matéria prima para produção de açúcar e bioetanol. Embora avanços importantes tenham sido obtidos no desenvolvimento de cultivares na última década, a obtenção de cultivares capazes de manter altos níveis de produtividade em ambientes restritivos representa um dos maiores desafios dos programas de melhoramento genético desta cultura. O desenvolvimento de cultivares de cana provenientes da engenharia genética, embora desafiador, apresenta-se como uma grande oportunidade de obtenção de uma agricultura mais eficiente e sustentável. Nesse sentido, nosso grupo tem dedicado esforços na prospecção e caracterização de genes de cana envolvidos com características capazes de contribuir para o aumento da produtividade dentro de um contexto sustentável. Recentemente, dois genes foram identificados e avaliados por meio da genômica funcional utilizando arroz como planta modelo. O primeiro refere-se ao Fator de Transcrição SHINE (ShSHN1), um gene envolvido com a via de síntese de parede celular. Linhagens transgênicas de arroz superexpressando o gene ShSHN1 de cana apresentaram aumento na produção de biomassa (91-340%), pectina (26-209%), e teor de celulose (10-22%), com redução no teor de lignina (17-35%), resultando ainda em um aumento na eficiência de sacarificação (5-53%). O segundo corresponde ao gene que codifica a proteína Dirigente-Jacalina (ShDJ), pertencente ao grupo das Lectinas, cuja função ainda não foi descrita em cana-de-açúcar. Linhagens transgênicas de arroz superexpressando o gene ShDJ de cana apresentaram um aumento no conteúdo de biomassa (35-350%) quando submetidas a privação de água, indicando que esse gene está envolvido com tolerância à seca. Com base nestes resultados, este projeto propõe avaliar, como prova de conceito, o efeito dos genes ShSHN1 e ShDJ em cana-de-açúcar. Adicionalmente, plantas transgênicas de cana-de-açúcar super-expressando os genes ShSHN1 e ShDJ serão analisadas por meio de análise de expressão gênica global (RNA-seq), na tentativa de elucidar os mecanismos envolvidos no aumento de biomassa e na tolerância à seca, respectivamente. De forma complementar, serão realizadas análises bioquímicas de parede celular e da eficiência de sacarificação para linhagens transgênicas superexpressando os dois genes. As linhagens ShDJ ainda terão sua performance avaliadas sob condições restritivas de água. Uma vez corroborados os dados com aqueles obtidos em arroz, linhagens transgênicas superiores poderão ser clonadas e sustentar futuros experimentos de campo. (AU)