Variação diurna de transcritos e metabólitos de cana-de-açúcar e cana-energia: uma análise integrada de transcriptômica e metabolômica

• Processo: 21/02493-0
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado
• Data de Início da vigência: 01 de junho de 2022
• Data de Término da vigência: 28 de fevereiro de 2025
• Área de conhecimento: Ciências Biológicas - Genética - Genética Vegetal
• Pesquisador responsável: Marcelo Falsarella Carazzolle
• Beneficiário: Jovanderson Jackson Barbosa da Silva
• Instituição Sede: Instituto de Biologia (IB). Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Campinas , SP, Brasil
• Vinculado ao auxílio: 13/08293-7 - CECC - Centro de Engenharia e Ciências Computacionais, AP.CEPID
• Assunto(s): Cana-de-açúcar Cana-energia Metabolômica Transcriptômica Biologia computacional
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: cana-de-açúcar | Cana-energia | Metabolomica | Transcriptômica | variação diurna | Bioinformática

Resumo

A cana-energia é um híbrido comercial que possui um alto teor de fibras, baixo teor de sacarose e maior produtividade em relação aos híbridos comerciais de cana-de-açúcar. No Brasil, algumas empresas têm desenvolvido variedades comerciais de cana-energia, como por exemplo a CanaVertix® da GranBio S/A. Recentemente exploramos as diferenças moleculares existentes entre cana-de-açúcar e cana-energia através de análises do metabolismo dos açúcares e das vias biológicas do metabolismo primário e secundário (metabolômica). Como resultado da comparação entre cana-de-açúcar e cana-energia identificamos que os açúcares (sacarose, glicose, frutose e amido) e alguns metabólitos sofrem um deslocamento de fase durante a variação diurna nos tecidos da folha (fonte) e do colmo (dreno), sendo que muitas vias biológicas da cana-energia ficam mais ativas em diferentes períodos de tempo em relação a cana-de-açúcar. Esses resultados geraram novas hipóteses sobre como as diferenças de crescimento, desenvolvimento e produtividade de cana-energia em relação aos híbridos comerciais de cana-de-açúcar estão sustentadas pela dinâmica na produção de carboidratos e metabólitos que ocorre durante o ciclo diurno. No entanto, como o trabalho foi baseado em metabolômica, não ficou claro como ocorre a regulação dos genes relacionados ao ritmo circadiano e as vias metabólicas identificadas. Neste contexto, o objetivo deste projeto é analisar a variação diurna de transcritos e metabólitos dos tecidos da folha e do colmo de cana-energia e cana-de-açúcar, integrando os dados de transcriptômica e metabolômica, para compreender o porquê de algumas vias são mais ativas em cana-energia em diferentes períodos do ciclo diurno em comparação a cana-de-açúcar, e vice-versa. Para isso, realizamos um experimento em que coletamos os tecidos da folha e do colmo de cana-de-açúcar e cana-energia durante o ciclo diurno de 24 horas. Iremos avaliar a expressão de genes durante o ciclo diurno, em especial, os genes relacionados ciclo circadiano, ao metabolismo primário e secundário e entender como estes genes são regulados em função do ciclo diurno, através de análises integradas de transcriptômica-metabolômica e redes de co-expressão.

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)

DE ASSIS, MICHELLE A.; DA SILVA, JOVANDERSON J. B.; DE CARVALHO, LUCAS M.; PARREIRAS, LUCAS S.; CAIRO, JOAO PAULO L. F.; MARONE, MARINA P.; GONCALVES, THIAGO A.; SILVA, DESIREE S.; DANTZGER, MIRIAM; DE FIGUEIREDO, FERNANDA L.; et al. A Multiomics Perspective on Plant Cell Wall-Degrading Enzyme Production: Insights from the Unexploited Fungus Trichoderma erinaceum. JOURNAL OF FUNGI, v. 10, n. 6, p. 25-pg., 2024-06-01. (19/12914-3, 15/50612-8, 22/05731-2, 16/02792-0, 16/09950-0, 21/02493-0)

DA SILVA, JOVANDERSON J. B.; DE ABREU, LUIS G. F.; FERRARI, ALLAN J. R.; DE CARVALHO, LUCAS M.; GRANDIS, ADRIANA; BUCKERIDGE, MARCOS S.; FILL, TAICIA P.; PEREIRA, GONCALO A. G.; CARAZZOLLE, MARCELO F.. Diurnal metabolism of energy-cane and sugarcane: A metabolomic and non-structural carbohydrate analysis. INDUSTRIAL CROPS AND PRODUCTS, v. 202, p. 14-pg., 2023-06-21. (19/17007-4, 14/50884-5, 13/08293-7, 19/13936-0, 21/02493-0)