Estabelecimento de um sistema de um único entrenó em processo de alongamento como modelo para estudos de deposição de parede celular secundária em sorgo [Sorghum bicolor (L.) Moench]

• Processo: 16/07502-0
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Iniciação Científica
• Data de Início da vigência: 01 de setembro de 2016
• Data de Término da vigência: 31 de agosto de 2017
• Área de conhecimento: Ciências Biológicas - Botânica - Fisiologia Vegetal
• Pesquisador responsável: Igor Cesarino
• Beneficiário: André Vicioli de Almeida Pina
• Instituição Sede: Instituto de Biociências (IB). Universidade de São Paulo (USP). São Paulo , SP, Brasil
• Vinculado ao auxílio: 15/02527-1 - Desenvolvimento de sistemas-modelo em sorgo e uso da biologia de sistemas na elucidação dos mecanismos moleculares do metabolismo fenólico e de lignina em gramíneas, AP.BIOEN.JP
• Assunto(s): Histologia vegetal Parede celular vegetal Biomassa Lignina Sorgo Sorghum Vias biossintéticas Histoquímica Reação em cadeia da polimerase via transcriptase reversa (RT-PCR)
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Lignina | parede celular secundária | recalcitrância | Sorgo | Bioquímica e histologia vegetal

Resumo

O desenvolvimento de um sistema de produção eficiente de bioetanol de segunda geração depende em grande parte da determinação dos fatores responsáveis pela recalcitrância da biomassa vegetal, e este conhecimento requer um significativo foco nos mecanismos moleculares que determinam as características da parede celular. Tal conhecimento é significativamente menor em gramíneas C4, embora este grupo de plantas apresente grande potencial para aplicação em bioenergia. Uma das razões que justificam esta disparidade é a falta de sistemas-modelo que facilitem a aquisição dedados. A simples extrapolação de informações adquiridas em dicotiledôneas nem sempre é aplicável, além de não permitir a identificação e caracterização de atributos específicos de gramíneas C4. Uma série de estudos demonstraram que a proporção relativa e a composição de componentes químicos da parede celular são reguladas deforma espaço-temporal e, em gramíneas, tais diferenças ocorrem ao longo de um mesmo entrenó em processo de alongamento. Assim, o objetivo do projeto é estabelecer um sistema de um único entrenó em processo de alongamento em sorgo que possa ser utilizado como modelo de estudos para deposição de componentes da parede celular secundária. Mais especificamente, pretende-se correlacionar as mudanças no conteúdo e composição química da parede celular com variações de expressão de genes-alvo. Para tal, um entrenó em alongamento será dividido em segmentos que abrangem as quatro distintas regiões morfológicas do entrenó e que garantam a amostragem de tecidos com deposição diferencial de parede celular secundária. Tais segmentos serão analisados para o conteúdo e composição de celulose, hemicelulose e lignina tanto por métodos quantitativos quanto por análises histoquímicas. Uma vez confirmados os conteúdos contrastantes destes componentes entre os segmentos, é importante validar a existência de diferenças significativas na expressão de genes relacionados com suas respectivas vias biossintéticas. Para isso, genes que comprovadamente desempenham um papel no metabolismo de celulose, hemicelulose e lignina em sorgo serão utilizados como genes-guia, e sua expressão nos diferentes segmentos será avaliada por RT-PCR quantitativo. Para avaliar um possível mecanismo de compensação entre as vias biossintéticas, mutantes brown midrib (bmr), que apresentam perturbações na via biossintética de lignina, também serão analisados. Este projeto de Iniciação Científica faz parte do contexto de um Projeto Jovem Pesquisador BIOEN (Fapesp n° 2015/02527-1) e será importante em futuras análises transcriptômicas em larga escala para a seleção de potenciais genes candidatos a desenvolverem um papel na deposição de lignina e de outros componentes da parede celular secundária em gramíneas.