Efeito do alto co2 e do estresse hidrico sobre o metabolismo e a fisiologia da cana de açúcar: uma abordagem sistêmica

• Processo: 11/02344-3
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
• Data de Início da vigência: 01 de junho de 2011
• Data de Término da vigência: 31 de janeiro de 2015
• Área de conhecimento: Ciências Biológicas - Botânica - Fisiologia Vegetal
• Pesquisador responsável: Marcos Silveira Buckeridge
• Beneficiário: Amanda Pereira de Souza
• Instituição Sede: Instituto de Biociências (IB). Universidade de São Paulo (USP). São Paulo , SP, Brasil
• Vinculado ao auxílio: 08/57908-6 - Instituto Nacional de Biotecnologia para o Bioetanol, AP.BIOEN.TEM
• Assunto(s): Metabolômica Expressão gênica Mudança climática
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: alto CO2 | défict hídrico | expressão gênica | Metabolomica | Mudanças Climáticas | Fisiologia e Bioquímica vegetal

Resumo

A cana de açúcar é uma das principais fontes de açúcar e de etanol do planeta. A planta é um híbrido de duas espécies de gramíneas C4 que tem alto desempenho e produtividade. Devido à sua importância na produção de açúcar em nível mundial, os principais focos de estudos básicos de biologia de cana no mundo têm concentrado esforços na compreensão do metabolismo de carboidratos em seu órgão de reserva, o colmo. Mais recentemente, com o aumento na importância do etanol como biocombustível, outro aspecto do metabolismo (p.ex. o da parede celular) vem ganhando importância como alvo de estudos. Sendo uma cultura agrícola tão importante, do ponto de vista fisiológico é de suma importância compreender como as plantas de cana irão responder às mudanças climáticas globais (MCG), uma vez que estas poderão comprometer a produtividade dessa planta no futuro. A cana já foi estudada por nosso grupo em relação às respostas ao aumento de CO2, tendo sido demonstrado que há aumento de fotossíntese, crescimento e na produção de açúcar e alterações nos padrões de transcrição gênica. No entanto, como as MCG envolvem não somente o CO2, mas também aumento de temperatura e alterações hídricas devido às alterações climáticas esperadas para meados do século XXI, os efeitos de outros fatores de estresse (temperatura e água) devem ser estudados principalmente em conjunto. A presente proposta visa realizar um experimento em que plantas de cana serão submetidas a condições de alto CO2, estresse hídrico e uma combinação de ambos. O experimento será realizado em câmaras de topo aberto em funcionamento no Laboratório de Fisiologia Ecológica de Plantas (LAFIECO). Os tratamentos serão: controle (ambiente normal para CO2 com irrigação), elevado CO2 (720ppm), controle + suspensão de rega; elevado CO2 + suspensão de rega. Ao longo do experimento, serão avaliados parâmetros de trocas gasosas, fluorescência e de crescimento. Em coletas destrutivas após 0, 2, 5, 10, 15 e 20 dias dos tratamentos será obtido material de folha, colmo e raiz para análises de carboidratos não estruturais, perfis metabólicos e expressão gênica por RT-qPCR. Com os mapas metabólicos e de transcrição, pretende-se iniciar um processo de integração dos dados de forma a compreender o funcionamento da planta de cana nas condições experimentais escolhidas. Tais análises serão feitas com uma abordagem de biologia de sistemas. Espera-se que o trabalho tenha um impacto na compreensão do funcionamento celular e sistêmico de plantas sob estresses. Ao mesmo tempo, o trabalho tem a perspectiva de auxiliar em programas de modelagem agrícola e de MCG em andamento no país (INPE), tendo como perspectiva um produto da interação entre o INCT das Mudanças Climáticas e o INCT do Bioetanol.