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Gene-chave para acelerar o crescimento da cana identificado  

12/07/2018 - Apesar dos esforos internacionais em melhoramento, dos avanos na agronomia e no manejo eficaz de pragas e doenas que acometem a cana-de-acar, a cultura agrcola tem apresentado limitao de desenvolvimento do colmo. Essa limitao fsica do caule da planta tem contribudo para restringir o teor de sacarose e de biomassa possveis de serem obtidos dela para produo de acar e de etanol celulsico, apontam especialistas na rea.

"Quebrar essa limitao de desenvolvimento da cana-de-acar de forma substancial pelo melhoramento convencional da cultura [por cruzamento de variedades] tem sido difcil", disse Marcelo Menossi, professor do Departamento de Gentica, Evoluo e Bioagentes do Instituto de Biologia da Universidade Estadual de Campinas (IB-Unicamp), Agncia FAPESP.

Menossi, em colaborao com estudantes de ps-graduao orientados por ele e colegas do Laboratrio Nacional de Cincia e Biotecnologia do Bioetanol (CTBE, na sigla em ingls), do Sugar Research Australia e da Martin Luther University Halle-Wittenberg, da Alemanha, descobriu que a resposta para transpor a barreira da limitao de rendimento da cana pode estar em um gene chamado ScGAI.

Em estudo feito durante um projeto vinculado ao Programa FAPESP de Pesquisa em Bioenergia (BIOEN), eles constataram que o ScGAI um regulador molecular chave do crescimento e desenvolvimento da cana.

Ao manipular a atividade desse gene em linhagens transgnicas de cana, desenvolvidas na Austrlia, foi possvel aumentar substancialmente o colmo e causar mudanas na alocao de carbono para molculas estruturais e de armazenamento do cultivar, revelaram os pesquisadores em um artigo publicado no Journal of Experimental Botany.

"A cana da qual alteramos a expresso do gene ScGAI se desenvolveu muito mais rapidamente. Isso abre a perspectiva de desenvolver uma variedade de cana-energia que amadurea mais rpido e aumente a produo de biomassa por unidade de tempo", disse Menossi.

A descoberta foi derivada do trabalho de doutorado de Rafael Garcia Tavares, feito no IB-Unicamp sob orientao de Menossi com Bolsa da FAPESP.

Durante o estudo, observou-se que o gene ScGAI medeia a regulao de alguns hormnios de crescimento de plantas comumente usados em lavouras de cana, como o etileno e as giberelinas.

Usadas em larga escala para melhorar o crescimento e o rendimento de muitas culturas hortcolas e agrcolas, as giberelinas aceleram o amadurecimento da cana ao desencadear a rpida degradao das protenas DELLA e impedir que interajam e degradem outras protenas que estimulam o crescimento da planta.

"Ao contrrio das giberelinas, o etileno, que costuma ser aplicado nos canaviais na fase de maturao da cana, quando o agricultor no quer que a planta continue crescendo e acumulando folhas, mas s continue acumulando sacarose, estabiliza a protena DELLA e permite que ela interaja e degrade outras protenas promotoras de crescimento", explicou Menossi. "Esse papel da protena DELLA como reguladora de crescimento da cana-de-acar, porm, ainda no estava muito claro."

Patenteamento do mtodo de manipulao

A fim de compreender melhor o papel da protena DELLA como reguladora de crescimento da cana-de-acar - especialmente no desenvolvimento do colmo -, os pesquisadores fizeram um experimento em que alteraram a expresso do gene ScGAI em linhagens de uma variedade de cana transgnica australiana.

Em algumas linhagens da cana transgnica o gene ScGAI foi silenciado de modo a diminuir a produo de protena DELLA e impedir que ela interagisse e degradasse outras protenas importantes para o desenvolvimento da planta.

Em outras linhagens transgnicas da planta permitiu-se que o gene fosse superexpresso com o objetivo de aumentar a produo de DELLA e estabiliz-la, de modo a permitir que interagisse e degradasse outras protenas promotoras de crescimento.

As anlises da comparao do crescimento das plantas aps quatro meses apontaram que as linhagens transgnicas de cana-de-acar com superexpresso do gene ScGAI apresentaram crescimento atrofiado, interndios (gomos) mais curtos e metabolismo energtico prejudicado.

J as plantas cujo gene foi silenciado eram mais altas, tiveram rpido alongamento dos interndios, maior produo de fitmeros - unidade que compreende um ndulo e um entren, suas gemas axilares e folhas anexas - e maior alocao de carbono para o caule.

"O estudo mostrou claramente que o gene ScGAI um componente fundamental para o desenvolvimento da cana e pode ser um alvo de manipulao gentica de modo a permitir interferir na velocidade de crescimento e desenvolvimento da planta pela regulao da protena DELLA", apontou Menossi.

Os pesquisadores iniciaram o processo de patenteamento do mtodo de manipulao do gene ScGAI para aumentar a quantidade de protena DELLA na cana-de-acar e possibilitar que a planta se desenvolva mais rpido. A tecnologia j despertou o interesse de duas empresas.

"O prximo passo da pesquisa realizar ensaios em campo para verificar se conseguimos obter os mesmos resultados que tivemos com o cultivo das linhagens transgnicas com o gene manipulado em casa de vegetao", disse Menossi.

O artigo ScGAI is a key regulator of culm development in sugarcane (doi: 10.1093/jxb/ery180), de Rafael Garcia Tavares, Prakash Lakshmanan, Edgar Peiter, Anthony OConnell, Camila Caldana, Renato Vicentini, Jos Srgio Soares e Marcelo Menossi, pode ser lido no Journal of Experimental Botany em academic.oup.com/jxb/advance-article/doi/10.1093/jxb/ery180/4996041.

Elton Alisson
Fonte: Agncia Fapesp
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