O ABC da lignificação: busca por transportadores ABC potencialmente envolvidos na deposição de lignina em Setaria viridis (L.) P.Beauv

• Processo: 19/14604-1
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Iniciação Científica
• Data de Início da vigência: 01 de abril de 2020
• Data de Término da vigência: 31 de março de 2021
• Área de conhecimento: Ciências Biológicas - Botânica - Fisiologia Vegetal
• Pesquisador responsável: Igor Cesarino
• Beneficiário: Leydson Gabriel Alves de Lima
• 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): Biotecnologia de plantas Parede celular Lignina Setaria viridis Transcriptômica Hibridização in situ Análise de sequência de RNA Reação em cadeia da polimerase via transcriptase reversa quantitativa (qRT-PCR)
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Gramíneas C4 | Lignina | parede celular secundária | Setaria viridis | transportadores ABC | transporte de monolignóis | Biologia Molecular e Biotecnologia de Plantas

Resumo

As paredes celulares secundárias são responsáveis pela maior parte da biomassa vegetal e, como são compostas principalmente por polissacarídeos, constituem uma fonte promissora de açúcares fermentáveis para a produção de biocombustíveis e biomateriais. Entender o metabolismo de lignina tornou-se atrativo, visto que este polímero é o principal fator que impede o processamento eficiente da biomassa vegetal nas biorrefinarias. Apesar do significativo conhecimento recentemente gerado acerca da biossíntese dos monômeros de lignina (os chamados monolignóis), pouco se sabe sobre como esses monômeros são transportados do citoplasma, onde são produzidos, para o apoplasto, onde serão primeiramente oxidados antes de participarem do processo de polimerização. Até hoje, apenas um gene que codifica um transportador de um monolignol específico foi identificado e caracterizado na eudicotiledônea modelo Arabidopsis thaliana, pertencendo à família de transportadores ABC. Portanto, existe uma importante lacuna no conhecimento do metabolismo de lignina no que tange ao transporte de monolignóis para a parede celular. Tal lacuna se torna ainda mais significativa em gramíneas, que apresentam particularidades na estrutura e composição da lignina não encontradas em espécies eudicotiledôneas. Este projeto propõe caracterizar identificar os membros da família ABC potencialmente envolvidos no processo de lignificação na gramínea modelo Setaria viridis. Para tal, uma abordagem transcriptômica em três etapas será inicialmente aplicada: I) analisando o banco de co-expressão PLANET; ii) analisando um dataset de RNAseq do entrenó em processo de alongamento de S. viridis; e III) por meio de RT-qPCR utilizando tecidos contrastantes para a deposição de lignina. Os genes que forem co-expressos com genes biossintéticos de lignina, apresentarem padrão de expressão compatível com a deposição de lignina no entrenó e apresentarem alta expressão em tecidos em ativa lignificação serão posteriormente avaliados I) quanto à ao seu controle por fatores de transcrição que são reconhecidamente reguladores da deposição de parede secundária por meio de ensaios de transativação em protoplastos de S. viridis, e II) quanto à expressão tecido-específica por meio de hibridização in situ, para verificar se sua expressão ocorre em tipos celulares em que o processo de lignificação é bastante ativo. A identificação de transportadores envolvidos no processo de lignificação em S. viridis contribuirá não somente para preencher uma lacuna de conhecimento do metabolismo fenólico em gramíneas, mas também para potencializar futuras estratégias biotecnológicas a fim de melhorar o processamento da biomassa vegetal.

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)

FERREIRA, SAVIO SIQUEIRA; GOEMINNE, GEERT; SIMOES, MARCELLA SIQUEIRA; DE ALMEIDA PINA, ANDRE VICIOLI; ALVES DE LIMA, LEYDSON GABRIEL; PEZARD, JADE; GUTIERREZ, ANA; RENCORET, JORGE; MORTIMER, JENNY C.; DEL RIO, JOSE C.; et al. Transcriptional and metabolic changes associated with internode development and reduced cinnamyl alcohol dehydrogenase activity in sorghum. Journal of Experimental Botany, v. 73, n. 18, p. 27-pg., 2022-07-05. (16/06917-1, 15/02527-1, 19/14604-1, 15/18361-5)

DE LIMA, LEYDSON GABRIEL ALVES; FERREIRA, SAVIO SIQUEIRA; SIMOES, MARCELLA SIQUEIRA; CUNHA, LUCAS XAVIER; FERNIE, ALISDAIR R.; CESARINO, IGOR. Comprehensive expression analyses of the ABCG subfamily reveal SvABCG17 as a potential transporter of lignin monomers in the model C4 grass Setaria viridis. Journal of Plant Physiology, v. 280, p. 14-pg., 2022-12-14. (19/25587-0, 19/14604-1, 16/06917-1)