Análise do transcriptoma e construção de redes de co-expressão em sistemas modelo para identificação de genes envolvidos na deposição de parede celular secundária e no metabolismo de lignina em gramíneas

• Processo: 16/06917-1
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
• Vigência (Início): 01 de março de 2017
• Vigência (Término): 30 de novembro de 2019
• Área do conhecimento: Ciências Biológicas - Bioquímica - Biologia Molecular
• Pesquisador responsável: Igor Cesarino
• Beneficiário: Sávio de Siqueira Ferreira
• 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): Biologia molecular vegetal Gramíneas Sorgo Parede celular vegetal Lignina Expressão gênica Transcriptoma
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Co-expressão | gramineas | Lignina | parede celular secundária | Sorgo | Transcriptoma | Biologia Molecular de Plantas

Resumo

A produção de biocombustíveis lignocelulósicos ainda encontra dificuldades técnicas no que tange a degradação eficiente da biomassa vegetal, fato conhecido como recalcitrância. Para desenvolver estratégias biotecnológicas para reduzir essa recalcitrância, é essencial entender as bases moleculares da biossíntese e deposição de parede celular secundária, principal constituinte da biomassa vegetal. Apesar das principais culturas dedicadas à biocombustíveis serem gramíneas C4, a maior parte do conhecimento sobre metabolismo de parede celular secundária foi gerado em plantas-modelo dicotiledôneas. Esses dois grupos de plantas apresentam várias diferenças na composição, estrutura e regulação da deposição de parede celular, o que impede que parte do conhecimento adquirido em dicotiledôneas seja transferido às gramíneas. Assim, a caracterização de aspectos do metabolismo de parede celular secundária específicos de gramíneas exige estudos sistemáticos neste grupo de plantas. Recentemente, iniciou-se um estudo de biologia de sistemas baseado no metaboloma e transcriptoma em sistemas-modelo de sorgo no laboratório do Prof. Igor Cesarino (IB/USP) para correlacionar mudanças na composição da parede celular secundária com variações de expressão gênica (Projeto BIOEN Jovem Pesquisador, 2015/02527-1). Inserido nesse contexto, o objetivo deste projeto de pós-doutorado é analisar o transcriptoma dos sistemas-modelo e gerar redes de co-expressão, correlacionando padrões de deposição de parede celular secundária com variações de expressão gênica, para identificar genes potencialmente envolvidos na deposição de parede celular secundária, com foco especial em lignina, e iniciar a caracterização funcional de fatores de transcrição selecionados a partir das redes de co-expressão em ensaios de expressão transiente. O conhecimento gerado será importante para desenvolver estratégias biotecnológicas para diminuir a recalcitrância da biomassa em culturas de bioenergia, como a cana-de-açúcar. (AU)

Publicações científicas

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(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)

SIMOES, MARCELLA SIQUEIRA; CARVALHO, GABRIEL GARON; FERREIRA, SAVIO SIQUEIRA; HERNANDES-LOPES, JOSE; DE SETTA, NATHALIA; CESARINO, IGOR. Genome-wide characterization of the laccase gene family in Setaria viridis reveals members potentially involved in lignification. PLANTA, v. 251, n. 2, JAN 9 2020. (15/02527-1, 16/06917-1, 16/50189-0)

SIMOES, MARCELLA SIQUEIRA; FERREIRA, SAVIO SIQUEIRA; GRANDIS, ADRIANA; RENCORET, JORGE; PERSSON, STAFFAN; FLOH, ENY IOCHEVET SEGAL; FERRAZ, ANDRE; DEL RIO, JOSE C.; BUCKERIDGE, MARCOS SILVEIRA; CESARINO, IGOR. Differentiation of Tracheary Elements in Sugarcane Suspension Cells Involves Changes in Secondary Wall Deposition and Extensive Transcriptional Reprogramming. FRONTIERS IN PLANT SCIENCE, v. 11, DEC 18 2020. (14/50884-5, 16/50189-0, 15/02527-1, 19/13936-0, 15/18361-5, 16/06917-1, 16/17541-2)

DINIZ, AUGUSTO L.; FERREIRA, SAVIO S.; TEN-CATEN, FELIPE; MARGARIDO, GABRIEL R. A.; DOS SANTOS, JOAO M.; BARBOSA, GERALDO V. DE S.; CARNEIRO, MONALISA S.; SOUZA, GLAUCIA M.. Genomic resources for energy cane breeding in the post genomics era. COMPUTATIONAL AND STRUCTURAL BIOTECHNOLOGY JOURNAL, v. 17, p. 1404-1414, 2019. (14/50921-8, 16/06917-1, 15/22993-7, 17/02842-0, 17/02270-6)

SOUZA, GLAUCIA MENDES; VAN SLUYS, MARIE-ANNE; LEMBKE, CAROLINA GIMILIANI; LEE, HAYAN; MARGARIDO, GABRIEL RODRIGUES ALVES; HOTTA, CARLOS TAKESHI; GAIARSA, JONAS WEISSMANN; DINIZ, AUGUSTO LIMA; OLIVEIRA, MAURO DE MEDEIROS; FERREIRA, SAVIO DE SIQUEIRA; et al. Assembly of the 373k gene space of the polyploid sugarcane genome reveals reservoirs of functional diversity in the world's leading biomass crop. GIGASCIENCE, v. 8, n. 12, DEC 2019. (13/07467-1, 13/18322-4, 17/02842-0, 08/52074-0, 14/50921-8, 15/22993-7, 12/51062-3, 17/02270-6, 11/50761-2, 16/17545-8, 16/06917-1, 13/23048-9, 08/52146-0, 15/15346-5)

FERREIRA, SAVIO SIQUEIRA; SIMOES, MARCELLA SIQUEIRA; CARVALHO, GABRIEL GARON; ALVES DE LIMA, LEYDSON GABRIEL; DE ALMEIDA SVARTMAN, RAPHAEL MENDES; CESARINO, IGOR. The lignin toolbox of the model grass Setaria viridis. Plant Molecular Biology, v. 101, n. 3, p. 235-255, OCT 2019. (16/06917-1, 16/50189-0, 15/02527-1)