Estabelecimento de estratégias de edição gênica livres de transgenes e surrogate bipartida via sistemas CRISPR de edição de bases e Prime editing em cana-de-açúcar

• Processo: 24/02180-0
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Regular
• Data de Início da vigência: 01 de agosto de 2024
• Data de Término da vigência: 31 de julho de 2026
• Área do conhecimento: Ciências Agrárias - Agronomia - Fitotecnia
• Acordo de Cooperação: CNPq
• Pesquisador responsável: Marcelo Menossi Teixeira
• Beneficiário: Marcelo Menossi Teixeira
• Instituição Sede: Instituto de Biologia (IB). Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Campinas , SP, Brasil
• Vinculado ao auxílio: 22/04006-2 - Centro de Melhoramento Molecular de Plantas (CeM²P), AP.PCPE
• Bolsa(s) vinculada(s): 24/13410-7 - Estabelecimento de estratégias de edição gênica livres de transgenes e surrogate bipartida via sistemas CRISPR de edição de bases e Prime editing em cana-de-açúcar., BP.JD
• Assunto(s): Repetições palindrômicas curtas agrupadas e regularmente espaçadas Cana-de-açúcar Biotecnologia
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Crispr | deaminase | Edição | sugarcane | transgene-free | Biotecnologia

Resumo

Os desafios da crescente demanda por alimentos e pela redução de emissões de gases de efeito estufa requerem urgência no desenvolvimento e na aprovação comercial de cultivares melhorados. A cana-de-açúcar é uma das culturas predominantes no brasil e uma das fontes de energia renovável mais promissoras da atualidade. Portanto, o estabelecimento de um protocolo de edição gênica mediada por CRISPR/Cas9 e livre de transgenes em cana-de-açúcar é um tópico importante nos âmbitos econômicos e ambientais. Entretanto, protocolos de edição gênica livres de transgenes apresentam baixa eficiência devido à ausência de um marcador seletivo que auxilie a identificação de plantas editadas durante a cultura de tecidos. Recentemente, as abordagens de edição de base de citidinas (CBE), de edição de base de adenosinas (ABE) e de Prime editing (PE), que são derivados do sistema CRISPR/Cas9, foram utilizados para gerar marcadores seletivos em plantas através da instalação de mutações provedoras de tolerância a herbicidas. Entretanto, a aplicação do sistema CRISPR/Cas9 é ainda incipiente em cana-de-açúcar e relatos da aplicação dos sistemas CBE e PE são, até o momento, inexistentes. Diante disso, essa proposta tem como objetivo testar os sistemas CBE e PE em cana-de-açúcar visando a produção de plantas editadas e livres de transgenes. Especificamente, as mutações A96V e W574L, que conferem tolerância à classe de herbicidas das Imidazolinonas, serão instaladas no gene ScALS de cana-de-açúcar via os sistemas CBE e PE, respectivamente. Em paralelo, esse projeto também propõe o estabelecimento de uma estratégia surrogate baseada no sistema ABE para aprovação comercial facilitada de plantas editadas e contendo apenas o gene marcador seletivo NPTII em seu genoma, já amplamente usado em materiais liberados comercialmente. Caso bem sucedidas, as atividades desta proposta representarão um grande avanço na aplicação do sistema CRISPR/Cas9, no desenvolvimento de cultivares melhorados, de novos artifícios para o manejo de ervas daninhas e de novas ferramenta para o estudo de função gênica em cana-de- açúcar. (AU)