Redução da cafeína em Coffea arabica utilizando estratégias de edição gênica via CRISPR/CAS e de oligonucleotídeo antissenso

• Processo: 23/06114-0
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
• Data de Início da vigência: 01 de dezembro de 2023
• Data de Término da vigência: 30 de novembro de 2026
• Área de conhecimento: Ciências Biológicas - Genética - Genética Vegetal
• Pesquisador responsável: Jorge Maurício Costa Mondego
• Beneficiário: Natalia Gomes Vieira van den Broek
• Instituição Sede: Instituto Agronômico (IAC). Agência Paulista de Tecnologia dos Agronegócios (APTA). Secretaria de Agricultura e Abastecimento (São Paulo - Estado). Campinas , SP, Brasil
• Vinculado ao auxílio: 20/07045-3 - Estratégias biotecnológicas e genômicas para qualidade, produtividade e manejo sustentável de citros, café e cana-de-açúcar no estado de São Paulo, AP.NPOP
• Assunto(s): Coffea arabica Edição de RNA Biotecnologia
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Cafeína Sintase | Coffea arabica | edição gênica | Estresse biótico | oligonuclotídeos antissenso | Biotecnologia

Resumo

O café é a commodity agrícola mais importante no mundo sendo distribuído e comercializado globalmente em uma indústria multimilionária. Dos compostos presentes nos grãos de café, a cafeína é um dos mais conhecidos e estudados devido aos seus efeitos fisiológicos nos seres humanos e ao seu papel na fisiologia e no ciclo de vida do cafeeiro. O teor de cafeína dos grãos de café varia entre espécies do gênero Coffea: grãos de C. arabica contêm ~ 1,2% de cafeína, C. canéfora ~ 2,4% e C. eugenioides ~ 0,3-0,8%. Alguns estudos mostram que metabólitos secundários como a cafeína e o ácido clorogênico produzidos por várias plantas são importantes na capacidade da planta de se defender contra patógenos e plantas concorrentes. No entanto, nos últimos anos, alguns programas de melhoramento estão focados na produção de plantas de café com teor reduzido ou nulo de cafeína. Plantas de C. arabica naturalmente quase descafeinadas foram identificadas na Coleção de Germoplasma do Instituto Agronômico de Campinas (IAC). Foi visto que o genótipo nomeado AC1 acumulava o composto teobromina mas não cafeína, o que sugere uma alteração na enzima cafeína sintase, responsável pela metilação da teobromina e subsequente formação da cafeína. Neste contexto, nosso trabalho tem o objetivo de silenciar o gene da cafeína sintase em C. arabica, via HDR (Reparo direcionado por homologia) mediada por CRISPR/cas, utilizando calos embriogênicos e a embriogênese somática como método de regeneração; e também de testar o silenciamento via (oligonucleotideos antissenso), avaliando a relação destes silenciamentos com a diminuição dos níveis de cafeína na planta e estudando os possíveis efeitos de uma planta descafeinada na relação com o estresse biótico, como o proporcionado pela interação com o fungo causador da ferrugem do cafeeiro, Hemileia vastatrix.