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Abordagens moleculares para estudar a relação entre etileno e maturação em cana-de-açúcar

Processo: 13/15576-5
Linha de fomento:Auxílio à Pesquisa - Programa BIOEN - Temático
Vigência: 01 de março de 2014 - 28 de fevereiro de 2019
Área do conhecimento:Ciências Biológicas - Genética - Genética Vegetal
Pesquisador responsável:Marcelo Menossi Teixeira
Beneficiário:Marcelo Menossi Teixeira
Instituição-sede: Instituto de Biologia (IB). Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Campinas, SP, Brasil
Pesq. associados:Ana Maria Magalhaes Andrade Lagoa ; Eduardo Caruso Machado ; Giuseppina Pace Pereira Lima ; Lucia Mattiello ; Marcelo de Almeida Silva ; Rafael Vasconcelos Ribeiro
Auxílios(s) vinculado(s):18/24836-4 - Estrutura cristalina e compreensão do estado oligomérico da UDP-glicose pirofosforilase de cana, PUB.ART
Bolsa(s) vinculada(s):15/23789-4 - Avaliação do papel de genes que codificam ACC sintase no desenvolvimento da cana-de-açúcar, BP.PD
14/10003-0 - Interação entre brassinoesteróide e etileno na maturação de cana-de-açúcar: regulação da enzima ACC sintase via brassinoesteróide, BP.PD
14/15172-4 - Fatores de transcrição que controlam a expressão da ACC sintase de cana-de-açúcar (Saccharum spp.), BP.DD
Assunto(s):Expressão gênica  Hormônios  Saccharum  Transdução de sinais  Sacarose 

Resumo

A cana-de-açúcar (Saccharum spp.) é uma das matérias-primas mais importantes para economia brasileira, única capaz de acumular grandes quantidades de sacarose no colmo. A fase de maturação é crucial em termos agronômicos, pois influencia a época de colheita, gerenciamento de operações da usina e no rendimento de sacarose. Apesar da cana-de-açúcar ser um excelente modelo para estudar a relação fonte-dreno - síntese de sacarose nas folhas (fonte) e acumulação nos entrenós (dreno) - pouco se sabe sobre a regulação molecular e hormonal desse processo. Vários reguladores de crescimento ou maturadores, análogos aos hormônios vegetais, como o etileno, são comumente aplicados nos canaviais para aumentar o acúmulo de sacarose, acelerar o amadurecimento ou inibir o florescimento. O hormônio etileno é considerado uma pista desenvolvimental chave na regulação da transição do crescimento vegetativo ativo para a fase de maturação (amadurecimento). Como o etileno é um dos comercialmente mais bem sucedidos hormônios usados para manipular a maturação da cana-de-açúcar e também um estimulante natural da maturação, o objetivo dessa proposta de pesquisa é compreender como a síntese e a ação deste hormônio afetam o acúmulo de sacarose durante a maturação e como é possível manipulá-lo a fim de aumentar a produção de sacarose e a produtividade da cultura. Para investigar esse tema usaremos quatro abordagens diferentes, mas complementares: (i) identificar os genes principais (via análise do transcriptoma) modulados por etileno durante a maturação da cana-de-açúcar e entender como eles regulam acúmulo de sacarose e o crescimento da planta; (ii) identificar os promotores, incluindo seus elementos e proteínas interagentes, de genes que codificam a enzima 1-aminociclopropano-1-ácido carboxílico sintase (ACS), chave na biossíntese de etileno, para uma visão molecular da regulação da síntese de etileno em cana-de-açúcar; e (iii) caracterizar funcionalmente o gene que codifica a proteína DELLA, principal integradora da sinalização hormonal de etileno e giberelina no desenvolvimento e crescimento vegetal e avaliar seu papel na regulação fonte-dreno através de plantas transgênicas de cana-de-açúcar superexpressando e silenciadas para o gene. Estes estudos irão ampliar nossa compreensão dos mecanismos fisiológicos, moleculares e desenvolvimentais envolvidos no acúmulo de sacarose, contribuindo para futuros programas de melhoramento genético e biotecnológico da cultura. (AU)

Matéria(s) publicada(s) na Agência FAPESP sobre o auxílio:
Gene-chave para acelerar o crescimento da cana é identificado 
Estudo desvenda como hormônio aumenta o acúmulo de açúcar na cana 

Publicações científicas (9)
(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)
PERES, ANA LAURA G. L.; SOARES, JOSE SERGIO; TAVARES, RAFAEL G.; RIGHETTO, GERMANNA; ZULLO, MARCO A. T.; MANDAVA, N. BHUSHAN; MENOSSI, MARCELO. Brassinosteroids, the Sixth Class of Phytohormones: A Molecular View from the Discovery to Hormonal Interactions in Plant Development and Stress Adaptation. INTERNATIONAL JOURNAL OF MOLECULAR SCIENCES, v. 20, n. 2 JAN 2 2019. Citações Web of Science: 0.
MODOLO, DIEGO G.; HORN, CYNTHIA S.; SOARES, JOSE S. M.; YUNES, JOSE A.; LIMA, LEILA M.; DE SOUSA, SYLVIA M.; MENOSSI, MARCELO. Transgenic Nicotiana tabacum seeds expressing the Mycobacterium tuberculosis Alanine- and Proline-rich antigen. AMB EXPRESS, v. 8, OCT 31 2018. Citações Web of Science: 0.
TAVARES, RAFAEL GARCIA; LAKSHMANAN, PRAKASH; PEITER, EDGAR; O'CONNELL, ANTHONY; CALDANA, CAMILA; VICENTINI, RENATO; SOARES, JOSE SERGIO; MENOSSI, MARCELO. ScGAI is a key regulator of culm development in sugarcane. Journal of Experimental Botany, v. 69, n. 16, p. 3823-3837, JUL 20 2018. Citações Web of Science: 0.
ALESSIO, VALTER MIOTTO; CAVACANA, NATALE; DE BARROS DANTAS, LUIZA LANE; LEE, NAYOUNG; HOTTA, CARLOS TAKESHI; IMAIZUMI, TAKATO; MENOSSI, MARCELO. The FBH family of bHLH transcription factors controls ACC synthase expression in sugarcane. Journal of Experimental Botany, v. 69, n. 10, p. 2511-2525, APR 27 2018. Citações Web of Science: 1.
GUIDELLI, V, GIOVANNA; MATTIELLO, LUCIA; GALLINARI, RAFAEL H.; DE LUCCA, PAULO CEZAR; MENOSSI, MARCELO. pGVG: a new Gateway-compatible vector for transformation of sugarcane and other monocot crops. GENETICS AND MOLECULAR BIOLOGY, v. 41, n. 2, p. 450-454, APR-JUN 2018. Citações Web of Science: 0.
COTRIM, CAMILA A.; SOARES, JOSE SERGIO M.; KOBE, BOSTJAN; MENOSSI, MARCELO. Crystal structure and insights into the oligomeric state of UDP-glucose pyrophosphorylase from sugarcane. PLoS One, v. 13, n. 3 MAR 1 2018. Citações Web of Science: 1.
CUNHA, CAMILA P.; ROBERTO, GUILHERME G.; VICENTINI, RENATO; LEMBKE, CAROLINA G.; SOUZA, GLAUCIA M.; RIBEIRO, RAFAEL V.; MACHADO, EDUARDO C.; LAGOA, ANA M. M. A.; MENOSSI, MARCELO. Ethylene-induced transcriptional and hormonal responses at the onset of sugarcane ripening. SCIENTIFIC REPORTS, v. 7, MAR 7 2017. Citações Web of Science: 4.

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

METHOD FOR ACCELERATING PLANT GROWTH AND TRANSGENIC PLANTS PCT/BR2017/000150 - Sugar Research Australia Limited ; Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP) . Marcelo Menossi Teixeira; Anthony O’Connell; Prakash Lakshmanan; Rafael Garcia Tavares - 19 de dezembro de 2017

Solicitação em análise e dentro do prazo legal de sigilo previsto na legislação US62/440,207 - Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP) . Solicitação em análise e dentro do prazo legal de sigilo previsto na legislação - 29 de dezembro de 2016

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