Inserção dirigida de cistatinas em locus pré-caracterizados de cana-de-açúcar via CRISPR/Cas9

• Processo: 18/11544-5
• Modalidade de apoio: Bolsas no Exterior - Estágio de Pesquisa - Pós-Doutorado
• Vigência (Início): 10 de dezembro de 2018
• Vigência (Término): 09 de dezembro de 2019
• Área do conhecimento: Ciências Biológicas - Bioquímica - Biologia Molecular
• Pesquisador responsável: Flavio Henrique da Silva
• Beneficiário: Chakravarthi Mohan
• Supervisor: Fredy Altpeter
• Instituição Sede: Centro de Ciências Biológicas e da Saúde (CCBS). Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR). São Carlos , SP, Brasil
• Local de pesquisa: University of Florida, Gainesville (UF), Estados Unidos
• Vinculado à bolsa: 15/10855-9 - Desenvolvimento de cana-de-açúcar transgênica mais resistente ao Sphenophorus levis, BP.PD
• Assunto(s): Cistatinas Cana-de-açúcar CRISPR-Cas9 Pragas de plantas
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Cas9 | Crispr | cystatin | genome editing | Knock-in | sugarcane | targeted insertion | Biologia Molecular de Plantas

Resumo

As pragas de insetos estão entre os fatores mais críticos que comprometem a produtividade das culturas. O Brasil entrou recentemente em uma nova área de proteção de cultivos, aprovando a primeira cana-de-açúcar GM comercial do mundo com um gene de resistência a insetos (Bt). A cana-de-açúcar é uma das principais culturas comerciais cultivadas mundialmente para açúcar e etanol, sendo o Brasil o maior produtor. Sphenophorus levis, popularmente conhecido como gorgulho da cana-de-açúcar, é uma das pragas mais importantes da cana-de-açúcar, levando a perdas severas de produção no Brasil, especialmente no estado de São Paulo. Estudos anteriores em nosso laboratório relataram que a superexpressão de uma cistatina da própria cana (CaneCPI-I) conferia resistência efetiva ao S. levis. No entanto, o nível e a estabilidade da expressão dos transgênicos são críticos para o desempenho de uma cultivar transgênica de cana-de-açúcar. A tecnologia transgênica padrão leva a inserções aleatórias de transgenes, que são associados ao silenciamento de genes e à ruptura de genes endógenos. Muito poucos eventos transgênicos apresentam alto nível de expressão de transgene, o que depende da localização genômica onde o transgene se insere. Com o advento da tecnologia de edição de genoma, é possível atualmente direcionar um gene desejado para uma localização genômica precisa, eliminando assim os efeitos de posição adversa e levando a um desempenho aprimorado e previsível do transgene. O presente estudo tem como objetivo direcionar o gene de uma cistatina em um locus superior pré-caracterizado de cana-de-açúcar, usando a ferramenta de edição de genoma baseado em CRISPR/Cas9. O estudo proposto será realizado com a experiência do grupo de pesquisa do Prof. Dr. Fredy Altpeter, da Universidade da Flórida, EUA, que recentemente obteve sucesso na mutagênese mediada por TALEN e no direcionamento de genes dirigidos por homologia mediada por CRISPR/Cas9 em cana-de-açúcar. (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)

ARENCIBIA, ARIEL D.; D'AFONSECA, VIVIAN; CHAKRAVARTHI, MOHAN; CASTIGLIONE, STEFANO. Learning from transgenics: Advanced gene editing technologies should also bridge the gap with traditional genetic selection. ELECTRONIC JOURNAL OF BIOTECHNOLOGY, v. 41, p. 22-29, SEP 2019. (18/11544-5)

MOHAN, CHAKRAVARTHI; EASTERLING, MONA; YAU, YUAN-YEU. ene Editing Technologies for Sugarcane Improvement: Opportunities and Limitation. SUGAR TECH, v. 24, n. 1, SI, OCT 2021. (15/10855-9, 18/11544-5)