Biotecnologia aplicada ao melhoramento genético de gramíneas para a produção de biocombustíveis

• Processo: 19/04878-7
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Programa BIOEN - Jovens Pesquisadores
• Data de Início da vigência: 01 de fevereiro de 2020
• Data de Término da vigência: 31 de julho de 2025
• Área do conhecimento: Ciências Agrárias - Agronomia
• Pesquisador responsável: Wagner Rodrigo de Souza
• Beneficiário: Wagner Rodrigo de Souza
• Instituição Sede: Centro de Ciências Naturais e Humanas (CCNH). Universidade Federal do ABC (UFABC). Ministério da Educação (Brasil). Santo André , SP, Brasil
• Pesquisadores associados: Danilo da Cruz Centeno ; Hugo Bruno Correa Molinari
• Bolsa(s) vinculada(s): 23/05780-6 - Superexpressão de genes codificantes de xilano arabinosil transferases (XATs) para aumento da digestibilidade de biomassa em Setaria viridis, BP.DD; 22/03292-1 - Superexpressão de genes codificantes de xilana arabinosil transferases (XATs) para aumento da digestibilidade de biomassa em Setaria viridis, BP.MS; 19/26761-4 - Efeitos de modificações genéticas na parede celular para aumento da digestibilidade de biomassa e durante estresses abióticos em gramíneas, BP.DR
• Assunto(s): Biotecnologia Bioetanol Gramíneas Parede celular vegetal Biomassa Bioenergia
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Bioetanol | Biomassa | biotecnologia | gramineas | Parede Celular Vegetal | Biotecnologia Vegetal

Resumo

Atualmente, a conversão de biomassa é a estratégia mais viável economicamente para a produção de biocombustíveis líquidos, como é o caso do etanol celulósico. A complexa rede de polímeros presentes na parede celular da biomassa vegetal dificulta a fermentação de açúcares livres pelas leveduras, sendo um grande obstáculo para a produção de bioetanol. No presente projeto, pretende-se comparar três estratégias para a modificação genética da parede celular, com o intuito da diminuição de recalcitrância e consequente aumento da digestibilidade da biomassa. Para tal, será utilizada a planta modelo Setaria viridis, uma gramínea filogeneticamente relacionada à cana-de-açúcar. Utilizando a tecnologia CRISPR/Cas9, serão editados os genes COMT e BAHD, responsáveis pela incorporação de lignina e ferulato na parede celular, respectivamente. Além disso, será superexpresso o gene XAT, responsável pela incorporação de resíduos de arabinose nas cadeias laterais da fração hemicelulósica da parede celular. Após a modificação genética, a parede celular e a biomassa das plantas modificadas que apresentarem maior digestibilidade serão detalhadamente caracterizadas. A comparação entre os resultados obtidos permitirão, no futuro, desenvolver uma estratégia racional para a engenharia genética da cana-de-açúcar, visando o desenvolvimento de novas variedades com a biomassa modificada. Além disso, pretende-se também estabelecer um protocolo para a edição gênica de Setaria viridis através da produção de ribonucleoproteínas CRISPR/Cas9, gerando plantas não transgênicas, com o intuito de se aplicar esta técnica futuramente em cana-de-açúcar. (AU)

Publicações científicas

(5)

(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)

CHANDRAKANTH, NIHARIKA NONAVINAKERE; ZHANG, CHENGCHENG; FREEMAN, JACKIE; DE SOUZA, WAGNER RODRIGO; BARTLEY, LAURA E. E.; MITCHELL, ROWAN A. C.. Modification of plant cell walls with hydroxycinnamic acids by BAHD acyltransferases. FRONTIERS IN PLANT SCIENCE, v. 13, p. 15-pg., 2023-01-17. (19/04878-7)

DE SOUZA, WAGNER RODRIGO; MITCHELL, ROWAN A. C.; CESARINO, IGOR. The plant cell wall: advances and current perspectives. FRONTIERS IN PLANT SCIENCE, v. 14, p. 3-pg., 2023-06-22. (19/04878-7, 21/06142-8)

BASSO, MARCOS FERNANDO; DUARTE, KAROLINE ESTEFANI; SANTIAGO, THAIS RIBEIRO; DE SOUZA, WAGNER RODRIGO; GARCIA, BRUNO DE OLIVEIRA; BRITO DA CUNHA, BARBARA DIAS; KOBAYASHI, ADILSON KENJI; CORREA MOLINARI, HUGO BRUNO. Efficient genome editing and gene knockout in Setaria viridis with CRISPR/Cas9 directed gene editing by the non-homologous end-joining pathway. PLANT BIOTECHNOLOGY, v. 38, n. 2, p. 227-238, JUN 2021. (19/04878-7)

RIBEIRO, ANA PAULA; VINECKY, FELIPE; DUARTE, KAROLINE ESTEFANI; SANTIAGO, THAIS RIBEIRO; DAS CHAGAS NOQUELI CASARI, RAPHAEL AUGUSTO; HELL, ALINE FORGATTI; DIAS BRITO DA CUNHA, BARBARA ANDRADE; MARTINS, POLYANA KELLY; CENTENO, DANILO DA CRUZ; DE OLIVEIRA MOLINARI, PATRICIA ABRAO; et al. Enhanced aluminum tolerance in sugarcane: evaluation of SbMATE overexpression and genome-wide identification of ALMTs in Saccharum spp.. BMC PLANT BIOLOGY, v. 21, n. 1, JUN 29 2021. (19/16226-4, 18/15576-9, 19/04878-7)

DUARTE, KAROLINE ESTEFANI; BASSO, MARCOS FERNANDO; DE OLIVEIRA, NELSON GERALDO; FERREIRA DA SILVA, JOSE CLEYDSON; GARCIA, BRUNO DE OLIVEIRA; DIAS BRITO CUNHA, BARBARA ANDRADE; CARDOSO, THIAGO BERGAMO; NEPOMUCENO, ALEXANDRE LIMA; KOBAYASHI, ADILSON KENJI; SANTIAGO, THAIS RIBEIRO; et al. MicroRNAs expression profiles in early responses to different levels of water deficit in Setaria viridis. PHYSIOLOGY AND MOLECULAR BIOLOGY OF PLANTS, v. 28, n. 8, p. 18-pg., 2022-09-28. (19/04878-7, 19/16226-4)