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
• Vigência (Início): 01 de junho de 2022
• Vigência (Término): 28 de fevereiro de 2025
• Área do 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.