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Cana transgênica: endereçando o aumento da produtividade sustentável

Processo: 17/24420-0
Modalidade de apoio:Auxílio à Pesquisa - Programa BIOEN - Regular
Vigência: 01 de agosto de 2018 - 31 de janeiro de 2021
Área do conhecimento:Ciências Agrárias - Agronomia - Fitotecnia
Pesquisador responsável:Silvana Aparecida Creste Dias de Souza
Beneficiário:Silvana Aparecida Creste Dias de Souza
Instituição Sede: Instituto Agronômico (IAC). Agência Paulista de Tecnologia dos Agronegócios (APTA). Secretaria de Agricultura e Abastecimento (São Paulo - Estado). Campinas , SP, Brasil
Pesquisadores associados: Larissa Mara de Andrade ; Michael dos Santos Brito ; Samira Domingues Carlin Cavallari
Bolsa(s) vinculada(s):18/17281-6 - Cana transgênica: endereçando o aumento da produtividade sustentável, BP.TT
Assunto(s):Bioenergia  Biomassa  Alimentos transgênicos  Cana-de-açúcar  Produtividade  Transformação genética  Engenharia genética 
Palavra(s)-Chave do Pesquisador:Biomassa | Cana-de-açúcar transgênica | Produtividade | Tolerância a seca | transformação genética | Transformação de Plantas

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)

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Publicações científicas
(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)
ANDRADE, LARISSA MARA; PEIXOTO-JUNIOR, RAFAEL FAVERO; RIBEIRO, RAFAEL VASCONCELOS; NOBILE, PAULA MACEDO; BRITO, MICHAEL SANTOS; RIBEIRO MARCHIORI, PAULO EDUARDO; CARLIN, SAMIRA DOMINGUES; BOER MARTINS, ALEXANDRE PALMA; GOLDMAN, MARIA HELENA S.; PORTILLA LLERENA, JUAN PABLO; et al. Biomass Accumulation and Cell Wall Structure of Rice Plants Overexpressing a Dirigent-Jacalin of Sugarcane (ShDJ) Under Varying Conditions of Water Availability. FRONTIERS IN PLANT SCIENCE, v. 10, . (17/24420-0, 08/57495-3, 11/50661-8)

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Patente(s) depositada(s) como resultado deste projeto de pesquisa

MÉTODOS DE TRANSFORMAÇÃO DE UMA CÉLULA DE PLANTA OU TECIDO DE PLANTA USANDO AGROBACTERIUM, PLANTA TRANSGÊNICA, CÉLULA TRANSGÊNICA OU TECIDO TRANSGÊNICO, MEIO DE CULTURA, E, USO DE UM MÉTODO PARA TRANSFORMAR UMA CÉLULA DE PLANTA OU TECIDO DE PLANTA BR1020200153544 - Instituto Agronômico de Campinas (IAC) . LARISSA MARA DE ANDRADE ; SILVANA APARECIDA CRESTE DIAS DE SOUZA - 28 de julho de 2020