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Genômica da biossíntese de hemicelulose em cana-de-açúcar: visando compreender a relação dos genes com a recalcitrância da parede celular

Processo: 14/17486-6
Linha de fomento:Auxílio à Pesquisa - Programa BIOEN - Regular
Vigência: 01 de março de 2015 - 28 de fevereiro de 2017
Área do conhecimento:Ciências Biológicas - Genética - Genética Vegetal
Pesquisador responsável:Elisson Antonio da Costa Romanel
Beneficiário:Elisson Antonio da Costa Romanel
Instituição-sede: Escola de Engenharia de Lorena (EEL). Universidade de São Paulo (USP). Lorena , SP, Brasil
Pesq. associados:Marcos Silveira Buckeridge ; Renato Vicentini dos Santos
Assunto(s):Bioenergia  Biocombustíveis  Parede celular vegetal  Hemicelulose  Lignina  Cana-de-açúcar  Genômica  Etiquetas de sequências expressas  Análise de sequência de RNA 

Resumo

A cana-de-açúcar (Saccharum spp.) está entre as espécies que mais produz etanol derivado da sacarose (40%) acumulada na planta madura. Entretanto, 2/3 dos carbonos da cana-de-açúcar não são aproveitados para a produção de bioetanol. Um dos maiores desafios na atualidade no campo da bioenergia é a obtenção de biocombustível de segunda geração a partir da biomassa recalcitrante da parede celular dos vegetais presente no bagaço, folha e palha. Para superar essa dificuldade, faz-se necessário conhecer não somente os componentes da parede celular, como os genes e seus mecanismos molecular responsáveis pela biossíntese da parede celular. Novas pesquisas produzida pelo grupo do Dr. André Ferraz da EEL/USP revelam que a soma do teor hemicelulose e lignina em bagaço de cana-de-açúcar se correlaciona com a elevada recalcitrância da parede celular. Crescente volume de publicações vem relatando que a retirada da hemicelulose por pré-tratamento e/ou a sua modificação através de alterações genéticas resulta na redução da recalcitrância. Apesar dos avanços na caracterização funcional dos genes da biossíntese de hemicelulose ter iniciado em 2004 em plantas-modelo, pouco genes desta via foram catalogados em cana-de-açúcar. Por essas razões, o presente projeto propõe a identificação e a anotação dos genes da via de biossíntese da hemicelulose em cana-de-açúcar através do uso de análises filogenéticas e computacionais usando bancos de ESTs e RNA-Seq; e correlacionar o perfil de expressão destes genes em híbridos de cana-de-açúcar com teor contrastante de hemicelulose. A execução deste projeto permitirá iniciar a implementação de um laboratório de genética molecular no Departamento de Biotecnologia da EEL/USP. Este projeto será realizado em conjunto com a participação dos pesquisadores Dr. André Ferraz, Dr. Marcos Buckeridge da USP/Capital e Dr. Renato Vicentini da UNICAMP e o auxílio de dois discentes de mestrado do Programa de Pós-Graduação em Biotecnologia Industrial e quatro discentes de iniciação científica. A execução de tais estratégias contribuirá com a anotação e catalogação dos genes de cana-de-açúcar envolvidos na biossíntese dos polissacarídeos hemicelulósicos os quais poderão ser usados para manipular a planta e ampliar a produção de etanol sem a necessidade de aumentar a área plantada. (AU)

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)
BATISTA, DIEGO SILVA; KOEHLER, ANDREA DIAS; ROMANEL, ELISSON; DE SOUZA, VINICIUS CAIRUS; SILVA, TATIANE DULCINEIA; ALMEIDA, MAIRA CAROLINA; MACIEL, TALLES ELISSON F.; BUENO FERREIRA, PERACIO RAFAEL; SOUSA FELIPE, SERGIO HEITOR; SALDANHA, CLEBER WITT; MALDANER, JOSEILA; CARNEVALLI DIAS, LEONARDO LUCAS; FESTUCCI-BUSELLI, REGINALDO ALVES; OTONI, WAGNER CAMPOS. De novo assembly and transcriptome of Pfaffia glomerata uncovers the role of photoautotrophy and the P450 family genes in 20-hydroxyecdysone production. PROTOPLASMA, v. 256, n. 3, p. 601-614, MAY 2019. Citações Web of Science: 2.
MAMEDES-RODRIGUES, T. C.; BATISTA, D. S.; NAPOLEAO, T. A.; CRUZ, A. C. F.; FORTINI, E. A.; NOGUEIRA, F. T. S.; ROMANEL, E.; OTONI, W. C. Lignin and cellulose synthesis and antioxidative defense mechanisms are affected by light quality in Brachypodium distachyon. PLANT CELL TISSUE AND ORGAN CULTURE, v. 133, n. 1, p. 1-14, APR 2018. Citações Web of Science: 6.
CESARINO, IGOR; SIMOES, MARCELLA SIQUEIRA; BRITO, MICHAEL DOS SANTOS; FANELLI, AMANDA; SILVA, TATIANE DA FRANCA; ROMANEL, ELISSON. Building the wall: recent advances in understanding lignin metabolism in grasses. ACTA PHYSIOLOGIAE PLANTARUM, v. 38, n. 11 NOV 2016. Citações Web of Science: 10.

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