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UDOP - União dos Produtores de Bioenergia

Pesquisa permite desenvolver cana com maior potencial para produção de etanol 2G em larga escala

Publicado em 22 março 2019

Pesquisadores do Instituto de Biociências da Universidade de São Paulo (IB-USP) trabalham estudar os genes envolvidos na separação celular na raiz da cana a fim de desenvolver variedades transgênicas da planta que permitam que esse processo ocorra em outras partes, como no colmo, onde se acumulam biomassa e sacarose.

Recentemente, os pesquisadores constataram que a raiz da cana-de-açúcar realiza um processo similar observado no período de amadurecimento do mamão (Carica papaya), onde as células da parede celular do fruto se separam, facilitando a extração do açúcar (sacarose) da fruta ao ser ingerida.

Durante seu desenvolvimento, as paredes celulares são modificadas e formam-se espaços preenchidos de ar (chamados de aerênquimas) que separam as células.

Dessa forma, seria possível cultivar variedades de cana com a parede celular amolecida como a de um mamão - a chamada "cana papaia". E, com isso, facilitar a degradação da parede celular e viabilizar a produção em larga escala de bioetanol de segunda geração (obtido a partir da biomassa).

"Os aerênquimas são muito comuns em plantas alagadas, como o arroz, pois favorece a sustentação ou a flutuação na água, a chegada de oxigênio e a retirada de gás carbônico das partes submersas do vegetal", disse Marcos Buckeridge, professor do IB-USP.

Nos últimos anos, Buckeridge e colaboradores têm se dedicado a estudar os genes envolvidos na separação celular na raiz da cana a fim de desenvolver variedades transgênicas da planta que permitam que esse processo ocorra em outras partes, como no colmo, onde se acumulam biomassa e sacarose.

Agora, um grupo de pesquisadores vinculados ao Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia do Bioetanol - um dos INCTs apoiados pela FAPESP em São Paulo em parceria com o Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) - deram um importante passo nesse sentido.

Eles conseguiram descrever, em parceria com colegas de outras universidades e instituições de pesquisa no Brasil e no exterior, as primeiras sequências de genes envolvidos na separação celular na raiz da cana e elucidar suas funções nesse processo. Os resultados do estudo, foram publicados no Journal of Experimental Botany.

"Se conseguirmos promover o efeito de separação da parede celular da raiz no colmo da cana, será possível não só diminuir a quantidade de coquetéis enzimáticos usados hoje para fazer a hidrólise enzimática [degradação e conversão de carboidratos da palha e do bagaço da cana em açúcares capazes de sofrer fermentação] para obter o etanol de segunda geração como também aumentar a extração de sacarose", disse Buckeridge, que também coordena o INCT do Bioetanol, à Agência FAPESP.

Foram sequenciados dois genes considerados essenciais nas etapas iniciais de desenvolvimento do aerênquima na raiz da cana-de-açúcar. O primeiro é o que codifica a proteína RAV (scRAV1), fator de transcrição que controla o envelhecimento das folhas das plantas. O segundo gene é o da endopoligalacturonase (scEPG1), enzima que ataca polissacarídeos (pectinas) que mantêm as células unidas e, dessa forma, realiza a separação celular durante o amadurecimento de frutos e a formação de aerênquima.

Devido à alta complexidade do genoma da cana, que possui várias cópias de cada cromossomo e numerosas variantes de cada gene, os dois genes foram sequenciados a partir de 17 clones cromossômicos bacterianos com regiões genômicas correspondentes a de uma variedade de cana, a R570.