{"id":53479,"date":"2022-02-14T08:59:54","date_gmt":"2022-02-14T12:59:54","guid":{"rendered":"https:\/\/www.cfnews.com.br\/portal\/?p=53479"},"modified":"2022-02-14T08:59:54","modified_gmt":"2022-02-14T12:59:54","slug":"grupo-pretende-editar-o-genoma-da-cana-para-aumentar-a-producao-de-acucar","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.cfnews.com.br\/portal\/grupo-pretende-editar-o-genoma-da-cana-para-aumentar-a-producao-de-acucar\/","title":{"rendered":"Grupo pretende editar o genoma da cana para aumentar a produ\u00e7\u00e3o de a\u00e7\u00facar"},"content":{"rendered":"

Melhorar a produtividade da cana-de-a\u00e7\u00facar para aumentar a produ\u00e7\u00e3o de bioetanol \u00e9 o objetivo de um projeto desenvolvido no \u00e2mbito do\u00a0Centro de Pesquisa para Inova\u00e7\u00e3o em Gases de Efeito Estufa<\/a><\/strong>\u00a0(RCGI<\/a><\/strong>), da Universidade de S\u00e3o Paulo (USP).<\/p>\n

O primeiro passo do trabalho, coordenado pelo bi\u00f3logo Marcos Buckeridge, ser\u00e1\u00a0sequenciar o genoma da cana em n\u00edvel cromoss\u00f4mico e obter o mapa de genes da planta<\/a><\/strong>.<\/p>\n

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\u201cO genoma \u00e9 dividido em cromossomos e os genes que coordenam fun\u00e7\u00f5es biol\u00f3gicas est\u00e3o espalhados entre eles. Para entender como o crescimento vegetal \u00e9 coordenado, \u00e9 necess\u00e1rio conhecer as posi\u00e7\u00f5es exatas de cada gene ativado durante o crescimento\u201d, explica Buckeridge, que \u00e9 professor do Instituto de Bioci\u00eancias (IB-USP) e diretor do Instituto Nacional de Ci\u00eancia e Tecnologia (INCT) do Bioetanol, que \u00e9 apoiado pela FAPESP.<\/p>\n

\u201cA cana produz a\u00e7\u00facar apenas uma vez ao ano. Nossa ideia \u00e9 fazer com que isso aconte\u00e7a duas vezes ao ano, a exemplo do que ocorre com o milho, que tem a safra principal e a chamada safrinha\u201d, diz Buckeridge.<\/p>\n

Trata-se de um grande desafio, segundo o pesquisador. \u201cAo contr\u00e1rio do ser humano, que possui duas c\u00f3pias do genoma em cada c\u00e9lula, ou mesmo do trigo, com quatro c\u00f3pias em cada c\u00e9lula, o genoma da cana-de-a\u00e7\u00facar \u00e9 extremamente complexo por ter entre oito e 12 c\u00f3pias por c\u00e9lula. Isso acontece porque a planta \u00e9 um h\u00edbrido resultante de uma combina\u00e7\u00e3o de duas esp\u00e9cies de gram\u00edneas origin\u00e1rias da China. O h\u00edbrido, que chamamos de cana-de-a\u00e7\u00facar, vem sendo modificado geneticamente desde o s\u00e9culo 16 para se adaptar \u00e0s condi\u00e7\u00f5es do local de plantio. \u00c9 praticamente um Frankenstein. Por esse motivo \u00e9 dif\u00edcil descobrir qual parte do genoma \u00e9 respons\u00e1vel por determinada fun\u00e7\u00e3o.\u201d<\/p>\n

No trabalho ser\u00e1 utilizado um sistema desenvolvido por um dos integrantes da equipe, Diego Ria\u00f1o-Pach\u00f3n, professor do Centro de Energia Nuclear na Agricultura (Cena-USP). \u201cEle criou um modelo que ser\u00e1 de grande valia para conseguirmos chegar ao sequenciamento do genoma da cana em n\u00edvel cromoss\u00f4mico\u201d, afirma Buckeridge.<\/p>\n

A ideia desse modelo \u00e9 combinar estrat\u00e9gias de sequenciamentos cl\u00e1ssicos com uma moderna t\u00e9cnica de sequenciamento f\u00edsico (PacBio) que permite obter sequ\u00eancias de grandes fragmentos do DNA da cana. Dessa maneira, ser\u00e1 poss\u00edvel sobrepor entre si esses peda\u00e7os grandes do DNA e entender onde come\u00e7am e terminam os cromossomos. \u201cAl\u00e9m disso, outras duas t\u00e9cnicas de sequenciamento poder\u00e3o ser sobrepostas e, em conjunto, as tr\u00eas t\u00e9cnicas dever\u00e3o prover uma precis\u00e3o in\u00e9dita do genoma da cana\u201d, conta o professor do IB-USP.<\/p>\n

De posse do mapeamento gen\u00e9tico da cana-de-a\u00e7\u00facar, o passo seguinte ser\u00e1 observar em conjunto os horm\u00f4nios e o sistema sensor de a\u00e7\u00facares da planta para conseguir entender de que forma acontece o crescimento, bem como a produ\u00e7\u00e3o de sacarose.<\/p>\n

\u201cGra\u00e7as a uma pesquisa realizada pelo Lafieco [Laborat\u00f3rio de Fisiologia Ecol\u00f3gica de Plantas], em 2018, descobrimos que entre tr\u00eas e seis meses de vida a cana passa a ser uma grande armazenadora de a\u00e7\u00facar, sobretudo por causa de um conjunto de genes que s\u00e3o chamados de sistema sensor de a\u00e7\u00facares. \u00c9 durante esse per\u00edodo que o crescimento dispara\u201d, conta Buckeridge. \u201cAgora queremos investigar mais a fundo esse processo para entender como ele acontece. Mas s\u00f3 vamos conseguir fazer isso se tamb\u00e9m observarmos os horm\u00f4nios respons\u00e1veis pelo sistema de comunica\u00e7\u00e3o, que informam a planta de que est\u00e1 na hora de crescer. Essa etapa ser\u00e1 feita com a colabora\u00e7\u00e3o da professora Eny Floh, do IB-USP.\u201d<\/p>\n

Para que essa an\u00e1lise seja poss\u00edvel, o grupo vai lan\u00e7ar m\u00e3o de uma t\u00e9cnica de edi\u00e7\u00e3o gen\u00e9tica conhecida como CRISPR-Cas9 (sigla para Conjunto de Repeti\u00e7\u00f5es Palindr\u00f4micas Regularmente Espa\u00e7adas, que funciona com uma prote\u00edna associada, a Cas). Trata-se de uma ferramenta desenvolvida pela microbiologista francesa Emmanuelle Charpentier e a bioqu\u00edmica norte-americana Jennifer Doudna, que gra\u00e7as ao feito receberam o Pr\u00eamio Nobel de Qu\u00edmica\u00a0em 2020.<\/p>\n

\u201cN\u00e3o vamos desenvolver uma planta transg\u00eanica, porque a edi\u00e7\u00e3o elimina a necessidade de inserir genes estranhos \u00e0 cana-de-a\u00e7\u00facar. No caso, basta editar o DNA, em uma esp\u00e9cie de cut and paste [copia e cola] de genes, para alterar regi\u00f5es selecionadas do genoma e assim \u2018reengenheirar\u2019 o funcionamento da planta. Uma vez editado o DNA, passamos a selecionar os mutantes desejados, que cres\u00e7am mais r\u00e1pido, acumulem mais a\u00e7\u00facares e\/ou amole\u00e7am as pr\u00f3prias paredes celulares para tornar a produ\u00e7\u00e3o da segunda gera\u00e7\u00e3o do bioetanol mais f\u00e1cil\u201d, explica Buckeridge.<\/p>\n

O aumento da produ\u00e7\u00e3o de a\u00e7\u00facar e tamb\u00e9m do volume de biomassa da cana (no caso, baga\u00e7o e palha) vai possibilitar produzir o chamado etanol de segunda gera\u00e7\u00e3o, entre outros produtos. \u201cEsse res\u00edduo pode ser fermentado e aumentar em at\u00e9 40% a produ\u00e7\u00e3o de etanol no pa\u00eds. Al\u00e9m disso, \u00e9 poss\u00edvel aproveitar pol\u00edmeros presentes nas fibras da cana-de-a\u00e7\u00facar, a exemplo do betaglucano, que pode ser utilizado em cosm\u00e9ticos antirrugas, como complemento alimentar e tamb\u00e9m pela ind\u00fastria farmac\u00eautica por ser um potente antidiab\u00e9tico\u201d, conta Buckeridge.<\/p>\n

Ao longo do projeto, os experimentos ser\u00e3o testados com aux\u00edlio de modelagem matem\u00e1tica. \u201cPor meio de c\u00e1lculos com base em dados cient\u00edficos confi\u00e1veis, a modelagem fisiol\u00f3gica acoplada aos dados ambientais utilizando intelig\u00eancia artificial dever\u00e1 permitir averiguar como nossos testes feitos em laborat\u00f3rio funcionariam em campo e tamb\u00e9m de que forma a cana-de-a\u00e7\u00facar vai se comportar em ambientes extremos, com estresse h\u00eddrico, aumento de temperatura e excesso de g\u00e1s carb\u00f4nico, por exemplo\u201d, esclarece Buckeridge.<\/p>\n

Novas mat\u00e9rias-primas<\/b><\/h3>\n

Al\u00e9m da cana-de-a\u00e7\u00facar, o projeto vai trabalhar com outras duas mat\u00e9rias-primas. Uma delas consiste nas lentilhas d\u00b4\u00e1gua (como a Lemna minor, por exemplo), plantas aqu\u00e1ticas da fam\u00edlia das Araceae, a mesma dos l\u00edrios e pacov\u00e1s.<\/p>\n

\u201cAs lentilhas d\u00b4\u00e1gua s\u00e3o min\u00fasculas e crescem t\u00e3o r\u00e1pido quanto a cana. Podem ser usadas para produzir bioetanol, pois produzem biomassa em grande quantidade sem precisar de terra. Para completar, essas plantas combatem a polui\u00e7\u00e3o da \u00e1gua, podem ser usadas como complemento alimentar e produzem subst\u00e2ncias que t\u00eam potencial para serem utilizadas no desenvolvimento de medicamentos contra a COVID-19\u201d, destaca Buckeridge.<\/p>\n

A equipe do projeto tamb\u00e9m vai estudar o res\u00edduo de soja. \u201cNo Brasil, ele \u00e9 produzido em maior quantidade do que o baga\u00e7o de cana. Nossa ideia \u00e9 descobrir novos usos para esse material. Estamos aprendendo r\u00e1pido sobre como a soja brasileira responde ao elevado di\u00f3xido carb\u00f4nico atmosf\u00e9rico combinado com estresse h\u00eddrico e alta temperatura\u201d, relata o pesquisador.<\/p>\n

\u201cJ\u00e1 sabemos que h\u00e1 mudan\u00e7as importantes na composi\u00e7\u00e3o qu\u00edmica. Para a soja, teremos de seguir um caminho similar ao da cana e aprender como a sua composi\u00e7\u00e3o dever\u00e1 mudar com as mudan\u00e7as clim\u00e1ticas globais, de forma a aproveitar ao m\u00e1ximo essa biomassa de grande valor para o Brasil.\u201d<\/p>\n

Atualmente, o INCT do Bioetanol \u00e9 composto por 15 laborat\u00f3rios. Do projeto do RCGI \u2013 um Centro de Pesquisa em Engenharia (CPE) apoiado por FAPESP e Shell na USP \u2013 participam alguns desses laborat\u00f3rios: o Lafieco, criado por Buckeridge em 2005, e o Laborat\u00f3rio de Biologia Celular de Plantas (Biocel), ambos situados no IB-USP, al\u00e9m do Laborat\u00f3rio de Gen\u00e9tica Molecular de Plantas, da Universidade Estadual de Campinas (Unicamp), e o Cena, no campus\u00a0Piracicaba da Escola Superior de Agricultura Luiz de Queiroz (Esalq-USP)<\/a><\/strong>.<\/p>\n

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Fonte:\u00a0 CAnal Rural<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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