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O estudo identifica o gene chave para acelerar o crescimento da cana-de-açúcar

Apesar dos esforços internacionais da criação de animais, a agronomia avançada e a gestão eficaz das pragas e das doenças, rendimentos da cana-de-açúcar foram estáticas por décadas devido às limitações na revelação do colmo. A capacidade de armazenamento do açúcar do colmo é fisicamente limitada, restringindo o volume de sacarina e de biomassa que pode ser obtido da colheita para o açúcar e a produção de segunda geração do álcool etílico (2G), de acordo com peritos na área.

“Quebrar através deste ponto inicial desenvolvente pela criação de animais convencional [cruzamento das variedades] está provando duramente,” disse Marcelo Menossi, um professor completo no departamento da genética, da evolução & dos Bioagents na universidade do instituto da biologia de Campinas (IB-UNICAMP) em Brasil.

Menossi, em colaboração com os estudantes de aperfeiçoamento supervisionados por ele e com os colegas no laboratório nacional da ciência & da tecnologia do bioetanol de Brasil (CTBE), pesquisa Austrália do açúcar e universidade Halle-Wittenberg do Martin Luther de Alemanha (MLU), encontrado que a chave a superar esta limitação no rendimento da cana-de-açúcar poderia se encontrar em um gene chamou ScGAI.

Em um estudo executado durante um projecto ligou a BIOEN, o programa de investigação da bioenergia de FAPESP - a fundação de pesquisa de São Paulo, Menossi e os colaboradores descobriram que ScGAI é um regulador importante da revelação do colmo na cana-de-açúcar.

Manipulando a actividade deste gene nas linhas transgénicas da cana-de-açúcar desenvolvidas em Austrália, os pesquisadores sucederam no volume substancialmente crescente do colmo e em mudar a atribuição do carbono às moléculas estruturais e do armazenamento. Têm relatado agora seus resultados em um artigo publicado no jornal da Botânica experimental.

“A variedade da cana-de-açúcar em que nós alteramos a expressão de ScGAI tornou-se distante mais rapidamente. Isto significa que deve ser possível produzir uma variedade de cana-de-açúcar da energia que se amadurece mais rapidamente e se tem uma produção mais alta da biomassa pela unidade de tempo,” Menossi disse.

A descoberta foi derivada da pesquisa do PhD de Rafael García Tavares, conduzida em IB-UNICAMP sob a supervisão de Menossi e com uma bolsa de estudos de FAPESP.

Durante o estudo, ScGAI foi encontrado para negociar o regulamento das hormonas desenvolventes usadas por cultivadores da cana-de-açúcar, tais como o etileno e os gibberellins.

Os Gibberellins são empregados extensamente para melhorar o rendimento em muitas colheitas e para acelerar a cana-de-açúcar que amadurece provocando a degradação rápida das proteínas de DELLA, que são impedidos desse modo da interacção com e de degradar outras proteínas que estimulam a revelação do colmo.

O “etileno está aplicado tipicamente às plantações da cana-de-açúcar durante a fase de amadurecimento, quando o fazendeiro quer a planta continuar a acumular a sacarina em vez de crescer e de produzir mais folhas. Ao contrário dos gibberellins, estabiliza DELLAs e deixa-os interagir com e degradar outras proteínas depromoção. Contudo, o papel de DELLAs como reguladores do crescimento da cana-de-açúcar foi compreendido deficientemente,” Menossi disse.

Patente do método da manipulação

Para recolher uma compreensão melhor de como DELLAs regula o crescimento da cana-de-açúcar, especialmente no que diz respeito à revelação do colmo, os pesquisadores conduziu uma experiência em que alteraram a expressão de ScGAI em uma variedade australiana da cana-de-açúcar.

Em algumas linhas, ScGAI foi silenciado para reduzir a produção de DELLAs e para pará-las de degradar outras proteínas que contribuem à revelação da planta.

Em outras linhas, os pesquisadores tomaram etapas para assegurar-se de que o gene overexpressed com o objectivo de aumentar a produção de DELLAs e das estabilizar de modo que continuassem a degradar as proteínas depromoção.

Em uma análise comparativa executada após quatro meses, as linhas transgénicas da cana-de-açúcar de ScGAI-overexpressing indicadas stunted o crescimento, uns entrenó mais curtos, e danificaram o metabolismo energético.

Ao contrário, as plantas ScGAI-silenciadas eram um alongamento rápido mais alto e exibido do entrenó, produção aumentada do phytomer, e maior atribuição do carbono à haste. O phytomer é definido como uma unidade que compreendem um nó e um entrenó, seus botões axilares, e uma folha anexada.

“O estudo mostra claramente que o gene de ScGAI é um componente fundamental da revelação da cana-de-açúcar e pode ser um alvo para que a manipulação genética permita a intervenção na velocidade do crescimento vegetal regulando proteínas de DELLA,” disse o coordenador do projecto de investigação de FAPESP.

Os pesquisadores aplicaram-se para uma patente no método que inventaram para manipular ScGAI a fim diminuir a quantidade de DELLAs na cana-de-açúcar de modo que a planta se tornasse mais rapidamente. Duas empresas expressaram um interesse na tecnologia.

“O passo seguinte é executar ensaio em condições reais e para ver se nós podemos obter os mesmos resultados crescendo as linhas transgénicas com o gene manipulado em uma estufa,” Menossi disse.