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Lo studio identifica il gene chiave per accelerare la crescita della canna da zucchero

Malgrado gli sforzi internazionali dell'allevamento, l'agronomia avanzata e l'efficace gestione dei parassiti e delle malattie, rendimenti della canna da zucchero sono state statiche per le decadi a causa dei vincoli sullo sviluppo del culmo. La capacità di memoria dello zucchero del culmo è fisicamente limitata, limitando il volume di saccarosio e di biomassa che può essere ottenuto dal ventriglio per lo zucchero e la produzione di seconda generazione dell'etanolo (2G), secondo gli esperti in materia.

“Attraversare questa soglia inerente allo sviluppo dall'allevamento convenzionale [incrocio delle varietà] sta risultando duro,„ ha detto Marcelo Menossi, un professore ordinario nel dipartimento della genetica, dell'evoluzione & dei Bioagents all'università di istituto della biologia di Campinas (IB-UNICAMP) nel Brasile.

Menossi, in collaborazione con gli studenti postuniversitari sorvegliati da lui e con i colleghi al laboratorio nazionale di scienza & della tecnologia del bioetanolo del Brasile (CTBE), la ricerca Australia dello zucchero ed università Halle-Wittenberg (MLU) di Martin Lutero della Germania, trovato che il tasto a superare questo vincolo sul rendimento della canna da zucchero potrebbe trovarsi in un gene ha chiamato ScGAI.

In uno studio svolto durante il progetto si è collegato a BIOEN, il programma di ricerca di bioenergia da FAPESP - le fondamenta di ricerca di São Paulo, Menossi ed i collaboratori hanno scoperto che ScGAI è un regolatore importante dello sviluppo del culmo in canna da zucchero.

Manipolando l'attività di questo gene nelle righe transgeniche della canna da zucchero sviluppate in Australia, i ricercatori sono riuscito a volume sostanzialmente aumentante del culmo ed a cambiare l'allocazione di carbonio alle molecole di stoccaggio e strutturali. Ora hanno riferito i loro risultati in un articolo pubblicato in giornale della botanica sperimentale.

“La varietà della canna da zucchero in cui abbiamo alterato l'espressione di ScGAI si è sviluppata molto più rapidamente. Ciò significa che dovrebbe essere possibile crescere varia canna da zucchero di energia che matura più velocemente ed ha più alta produzione della biomassa per unità di tempo,„ Menossi ha detto.

La scoperta è stata derivata dalla ricerca di PhD di Rafael Garcia Tavares, condotta a IB-UNICAMP nell'ambito del controllo di Menossi e con una borsa da FAPESP.

Durante lo studio, ScGAI è stato trovato per mediare il regolamento degli ormoni inerenti allo sviluppo usati dai coltivatori della canna da zucchero, quali etilene e gibberelline.

Le gibberelline ampiamente sono impiegate per migliorare il rendimento in molti ventrigli e per accelerare la canna da zucchero che matura avviando la degradazione rapida delle proteine di DELLA, cui quindi sono impediti l'interazione con e la degradazione delle altre proteine che stimolano lo sviluppo del culmo.

“L'etilene si applica tipicamente alle piantagioni della canna da zucchero durante la fase di maturazione, quando l'agricoltore vuole l'impianto continuare ad accumulare il saccarosio invece di coltura e produzione delle più foglie. A differenza delle gibberelline, stabilizza DELLAs e le lascia interagire con e degradare altre proteine dipromozione. Tuttavia, il ruolo di DELLAs come regolatori della crescita della canna da zucchero era capito male,„ Menossi ha detto.

Brevetto del metodo di manipolazione

Per spigolare una migliore comprensione di come DELLAs regolamenta la crescita della canna da zucchero, particolarmente riguardo allo sviluppo del culmo, i ricercatori ha eseguito un esperimento in cui hanno alterato l'espressione di ScGAI in una varietà australiana della canna da zucchero.

In alcune righe, ScGAI è stato fatto tacere per diminuire la produzione di DELLAs e per fermarli dalla degradazione delle altre proteine che contribuiscono allo sviluppo dell'impianto.

In altre righe, i ricercatori hanno intrapreso le azione per assicurarsi che il gene overexpressed allo scopo di aumento della produzione di DELLAs e stabilizzarle in modo che continuassero a degradare le proteine dipromozione.

In un'analisi comparativa eseguita dopo quattro mesi, le righe transgeniche della canna da zucchero di ScGAI-overexpressing video hanno arrestato la crescita, più brevi internodi ed hanno alterato il metabolismo energetico.

Al contrario, gli impianti ScGAI-fatti tacere erano l'allungamento rapido più alto ed esibito dell'internodo, produzione aumentata del phytomer e maggior allocazione del carbonio al gambo. Il phytomer è definito come un'unità che comprendono un vertice e un internodo, i sui germogli ascellari e foglia fissata.

“Lo studio indica chiaramente che il gene di ScGAI è una componente fondamentale dello sviluppo della canna da zucchero e può essere un obiettivo affinchè la manipolazione genetica permetta l'intervento nella velocità della crescita di impianto regolamentando le proteine di DELLA,„ ha detto il coordinatore del progetto di ricerca di FAPESP.

I ricercatori hanno fatto domanda per un brevetto sul metodo che hanno inventato per manipolare ScGAI per fare diminuire la quantità di DELLAs in canna da zucchero in modo che l'impianto si sviluppasse più velocemente. Due società hanno espresso un interesse nella tecnologia.

“Il punto seguente è di eseguire le messe a punto presso il cliente e vedere se possiamo ottenere gli stessi risultati coltivando le righe transgeniche con il gene manipolato in una serra,„ Menossi ha detto.