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Identificação e caracterização de fatores de transcrição que regulam a biossíntese de lignina em espécies de Saccharum

Processo: 18/25058-5
Linha de fomento:Bolsas no Brasil - Doutorado
Vigência (Início): 01 de março de 2019
Vigência (Término): 31 de agosto de 2019
Área do conhecimento:Ciências Biológicas - Botânica - Fisiologia Vegetal
Pesquisador responsável:Paulo Mazzafera
Beneficiário:Juan Pablo Portilla Llerena
Instituição-sede: Instituto de Biologia (IB). Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Campinas , SP, Brasil
Assunto(s):Metabolismo secundário   Fatores de transcrição   Biossíntese   Sacarificação   Lignina   Saccharum   Organismos geneticamente modificados

Resumo

Os híbridos de cana-de-açúcar (Saccharum spp.) atualmente cultivados são altamente eficientes na conversão de energia solar em fotoassimilados, acumulando até 18% de sacarose em colmos. A cultura é principalmente usada para a produção de açúcar e bioetanol, gerando como resíduo o bagaço, esta biomassa, constituída por celulose (39%), hemicelulose (25%) e lignina (23%), tem sido empregada para a geração de etanol de segunda geração (E2G). Mais recentemente tem se dado atenção ao desenvolvimento da cana energia destinada à produção de biomassa para a produção de E2G. A espécie usada para esta finalidade é Saccharum spontaneum, com maior teor de fibras e menor conteúdo de sacarose. O bagaço de cana possui um amplo potencial para a produção de E2G, porém a conversão em etanol apresenta vários desafios, sendo o principal a presença da lignina, que afeta negativamente a sacarificação. O estudo da biossíntese e deposição da lignina na parede celular vegetal é um dos principais focos de pesquisa na área biocombustíveis. Modificações genéticas no conteúdo e composição de lignina dependem da posição da enzima na via biossintética e do perfil de expressão dos genes envolvidos na lignificação. Outro enfoque mais recente para reduzir ou alterar a composição da lignina se encontra na manipulação dos reguladores (fatores de transcrição) de expressão dos genes da biossíntese da lignina. Estudos recentes estão levando em consideração a identificação destes fatores e como interagem entre si para modular a expressão dos genes alvos. Muitos fatores de transcrição envolvidos diretamente ou indiretamente na regulação da biossíntese da lignina foram identificados e caraterizados, inclusive em cana de açúcar e por nossa equipe. O presente trabalho propõe identificar e caracterizar fatores de transcrição que regulam genes da biossíntese da lignina em duas espécies de Saccharum, S. officinarum (produtora de sacarose) e S. spontaneum (produtora de fibras e conhecida como cana energia), visando o aproveitamento pleno dos combustíveis lignocelulósicos. São eles CAD, F5H e COMT que são chaves na biossíntese de lignina. CAD influi no conteúdo de lignina, enquanto F5H e COMT na composição deste polímero. Para atingir este objetivo serão usadas diversas ferramentas e/ou estratégias: caraterização dos promotores alvo, análise e perfil de expressão in silico de bancos de dados disponíveis na internet e em nosso laboratório, analises de co-expressão, EMSA (Electrophoretic Mobility Shift Assay), ensaios in vitro, produção de transgênicos, análise de plantas modelo transgênicas, entre outros. (AU)