Impacto da seca na lignificação de Setaria viridis e cana-de-açúcar para produção de bioenergia

• Processo: 25/14333-9
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Pesquisador Visitante - Internacional
• Data de Início da vigência: 14 de julho de 2025
• Data de Término da vigência: 13 de agosto de 2025
• Área do conhecimento: Ciências Biológicas - Botânica - Fisiologia Vegetal
• Acordo de Cooperação: Comissão Fulbright
• Pesquisador responsável: Igor Cesarino
• Beneficiário: Igor Cesarino
• Pesquisador visitante: Chhandak Basu
• Instituição do Pesquisador Visitante: California State University, Northridge/Csun ,
• Instituição Sede: Instituto de Biociências (IB). Universidade de São Paulo (USP). São Paulo , SP, Brasil
• Município da Instituição Sede: São Paulo
• Assunto(s): Cana-de-açúcar Estresse abiótico Fenilpropanoide Gramíneas Lignina Setaria viridis
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: cana-de-açúcar | Estresse abiótico | Fenilpropanóides | gramineas | Lignina | Setaria viridis | Biologia Molecular e Biologia do Estresse

Resumo

Todo o projeto proposto será realizado sob a supervisão do meu anfitrião e colaborador, Dr. Igor Cesarino, no Departamento de Botânica da Universidade de São Paulo (USP), Brasil. Biocombustíveis, derivados de plantas ou outras fontes biológicas, oferecem uma solução de baixa pegada de carbono, minimizando os impactos ambientais negativos em comparação com combustíveis fósseis não renováveis. Biocombustíveis abrangem bioetanol, fermentado a partir de açúcares vegetais; biodiesel, derivado de óleos de sementes ou lipídios de algas por meio de transesterificação; e biogás, gerado por processos microbianos. A biomassa vegetal serve como "matéria-prima" para a produção de bioenergia, sendo as plantas com alta biomassa as candidatas ideais, facilitadas por fatores como maior sequestro de carbono durante a fotossíntese e menor deposição de lignina nas paredes celulares. Este projeto se concentra na compreensão da biologia de duas plantas-primas para a produção de bioetanol e bioenergia: Setaria viridis e a cana-de-açúcar (Saccharum officinarum). Setaria viridis, uma espécie-modelo para gramíneas voltadas à produção de biocombustíveis, é extensivamente estudada em termos de genética e fisiologia de gramíneas. Por outro lado, a cana-de-açúcar é cultivada em todo o mundo em 27 milhões de hectares (com mais de 10 milhões de hectares no Brasil), servindo como fonte de alimento e biocombustível. Tanto Setaria viridis quanto a cana-de-açúcar contêm um polissacarídeo estrutural conhecido como celulose, que pode ser utilizado para a produção de biocombustível. No entanto, antes que a celulose possa ser convertida em etanol, ela deve passar por hidrólise, quebrando-a em açúcares monoméricos que são então fermentados com micróbios, como leveduras. A lignina, outro polímero depositado nas células vegetais, fornece suporte estrutural às plantas; no entanto, a lignificação também apresenta obstáculos à conversão de açúcares ou compostos semelhantes a açúcares em etanol. A lignina, juntamente com a celulose, é conhecida como biomassa lignocelulósica, e essa biomassa precisa ser hidrolisada enzimaticamente e, em seguida, fermentada para a produção de bioetanol. O estresse hídrico impacta a produção de biocombustíveis: A seca é um fenômeno natural; no entanto, as mudanças climáticas intensificaram seus efeitos. Setaria viridis é conhecida por sua excepcional capacidade de tolerar o estresse hídrico. Por outro lado, um dos desafios do cultivo da cana-de-açúcar é sua necessidade desproporcionalmente alta de água. Por esse motivo, o World Wildlife Fund (WWF) levantou preocupações sobre o cultivo da cana-de-açúcar e seus efeitos prejudiciais ao meio ambiente. O estresse hídrico também afeta a deposição de lignina, que, por sua vez, influencia o processamento da biomassa em bioprodutos em biorrefinarias. Estamos interessados ¿¿em identificar como a cana-de-açúcar responde ao estresse hídrico, com o objetivo de longo prazo de desenvolver variedades de cana-de-açúcar resistentes à seca que possam ser cultivadas com menos água. (AU)