Cana-energia transgênica para elevada produção de biomassa

• Processo: 16/50510-3
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Pesquisa Inovativa em Pequenas Empresas - PIPE
• Data de Início da vigência: 01 de junho de 2017
• Data de Término da vigência: 31 de maio de 2019
• Área do conhecimento: Ciências Biológicas - Genética - Genética Vegetal
• Pesquisador responsável: José Antonio Bressiani
• Beneficiário: José Antonio Bressiani
• Empresa: Biocelere Agroindustrial Ltda
• Município: Campinas
• Vinculado ao auxílio: 14/50585-8 - Cana: energia transgênica para elevada produção de biomassa, AP.PIPE
• Bolsa(s) vinculada(s): 18/20869-5 - Cana-energia transgênica para elevada produção de biomassa, BP.TT; 18/06567-6 - Cana-energia transgênica para elevada produção de biomassa, BP.TT; 18/00575-7 - Cana-energia transgênica para elevada produção de biomassa, BP.TT; 17/18978-8 - Cana-energia transgênica para elevada produção de biomassa, BP.TT; 17/18068-1 - Cana-energia transgênica para elevada produção de biomassa, BP.TT
• Assunto(s): Melhoramento genético Alimentos transgênicos Agrobacterium Biomassa Cana-energia Liberação epidérmica de DNA mediada por partículas
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Agrobacterium | Biolistica | Biomassa | Cana Energia | Melhoramento Genetico | Transgenia

Resumo

A cana-energia, híbridos de Saccharum Spp selecionados para alta produção de biomassa, é reconhecida hoje como a fonte de material lignocelulósico mais promissora para a indústria de segunda geração (2G), bem como para a geração de energia elétrica em caldeiras (bioeletricidade) e, por possuir caldo açucarado e apresentar baixo custo de produção, constitui uma alternativa também para usinas de cana-de-açúcar atuais (primeira geração). Quando comparado com cana-de-açúcar, a cana-energia, que possui um elevado conteúdo de fibras e um menor teor de sacarose, destaca-se pela altíssima produtividade de biomassa (pelo menos 2x mais biomassa por hectare que uma cana-de-açúcar convencional e muito superior a outras fontes de biomassa vegetal, como eucalipto, capim elefante e sorgo biomassa). Buscando aumentar ainda mais a produtividade das futuras variedades de cana-energia, a BioCelere utiliza as mais modernas ferramentas biotecnológicas em suas variedades. Desta forma, a primeira fase do projeto, PIPE 1, financiado pela FAPESP e realizada entre maio de 2015 e janeiro de 2016, teve como principais objetivos avaliar a resposta de clones promissores de cana-energia às técnicas de cultivo in vitro e de transformação genética, assim como sequenciar tecidos contrastantes de híbridos e espécies de Saccharum spp para identificação de potenciais alvos biotecnológicos. Esta proposta de inovação tecnológica representa a continuação do projeto FAPESP/PIPE sob o processo:14/50585-8, foi balizado pelos excelentes resultados obtidos. Uma das principais conclusões apontadas na primeira fase do projeto, foi a identificação que os genótipos de cana-energia respondem de maneira distinta aos procedimentos de cultura de tecidos e regeneração in vitro. A variedade comercial Vertix 2 por exemplo, desenvolvida pela GranBio, apresentou a melhor resposta frente as demais variedades testadas, com alto potencial de sucesso na próxima fase do projeto. Adicionalmente, obteve-se a confirmação da viabilidade de transformar cana- energia via biolística com uma elevada taxa de sucesso. Atualmente, as plantas transformadas encontram-se em estágio de desenvolvimento para avaliação e confirmação dos transformantes. Após a constatação do potencial de transformação de algumas cultivares de cana-energia, na fase 2 do projeto será dado ênfase também ao uso da metodologia de transformação via Agrobacterium tumefasciens, já em andamento no Laboratório da Profa. Dra. Helaine Carrer na ESALQ para outras cultivares (SP 80-3280 e RB 83-5486). Finalmente, o estudo do desenvolvimento de cana-energia e seus parentais de amostras de casca e parênquima de 2 entrenós, gerou uma informativa biblioteca de dados genômicas e fisiológicos. A análise de transcriptoma conseguiu relacionar genes diferencialmente expressos com as medidas quantitativas de conteúdo dos principais polímeros constituintes da biomassa (lignina, celulose e hemicelulose, fazendo a ponte com o metabolismo e fatores de transcrição, provendo assim uma poderosa ferramenta a ser explorada na estratégia de transgenia da empresa visando maior produtividade em biomassa nas futuras variedades de cana-energia. Para a segunda fase do projeto a empresa irá desenvolver as variedades transgênicas com base nos dados obtidos e protocolos definidos na fase 1. Para isto, após a obtenção dos calos e multiplicação de duas variedades elite de cana-energia de seu programa de melhoramento, será feita a transformação genética das plantas por biolística e Agrobacterium, utilizando-se vetores contendo dados do estudo de desenvolvimento da planta (casca e parênquima) e genes de fotossíntese relacionados à fixação de CO2, estresse hídrico e síntese de parede celular, especialidades do grupo da Profa. Helaine Carrer, que participará do projeto na prestação destes serviços. Espera-se que durante o projeto sejam produzidos um grupo significativo de eventos de transformação por construção gênica estudada em uma ou mais cultivares de cana-energia. Após desenvolvimento e confirmação dos transformantes as plantas serão submetidas a primeira fase de seleção em casa de vegetação e a partir daí os eventos transgênicos deverão ser selecionados em campo, onde serão agronomicamente caracterizados e, em havendo potencial comercial vantagem econômica em relação as variedades existentes no mercado, os eventos transgênicos selecionados serão submetidos aos estudos regulatórios e na sequencia será solicitada a liberação comercial junto a CTNBio. Com a inserção dos transgenes, as variedades de cana-energia geneticamente modificadas deverão produzir ainda mais biomassa que a variedade convencional utilizada no processo de transformação, conferindo ganhos de produtividade e, consequente, redução dos custos de produção. (AU)