Pesquisa pretende aumentar produtividade da cana através da edição de DNA

Um dos objetivos do estudo é ampliar a produção do etanol de segunda geração

A pesquisa

“Avanços para cana− de−açúcar e novas fontes de bioener− gia ” , desenvolvida pelo Centro de Pesquisa para Inovação em Gases de Efeito Estufa (RCGI), financiada pela Shell do Brasil e pela Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (Fapesp), tem como objetivo aumentar a produtividade da cana e geração de bioetanol.

Segundo o coordenador da pes− quisa, o biólogo Marcos Buckeridge, diretor do Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia do Bioetanol (INCT), a ideia é fazer com que a ca− na possa produzir açúcar duas vezes por ano, a exemplo do que ocorre com o milho que tem a safra princi− pal e a chamada safrinha.

O primeiro passo do trabalho se− rá sequenciar o genoma da cana−de− açúcar em nível cromossômico para se ter o mapa de genes da planta.

Trata−se de um grande desafio, segundo o pesquisador. do ser humano que possui duas cópias do genoma em cada célula ou mesmo do trigo com quatro cópias em cada célula, o genoma da cana−de−açúcar é extremamente complexo por ter entre oito e 12 cópias por célula ” .

No trabalho será utilizado um sistema desenvolvido por um dos in− tegrantes da equipe do projeto, Die− go Riaño−Pachón, professor do Ce− na−USP. “Ele criou um modelo de três métodos distintos que será de grande valia para conseguirmos che− gar ao sequenciamento do genoma da cana em nível cromossômico ” , diz Buckeridge.

“A ideia desse modelo é combi− nar estratégias de sequenciamentos clássicos com uma moderna técnica de sequenciamento físico (PacBio) que permite obter sequências de grandes fragmentos do DNA da ca− na. Dessa maneira, será possível so− brepor entre si esses pedaços grandes do DNA e entender onde começam e terminam os cromossomos. Além disso, as outras duas técnicas de se− quenciamento poderão ser sobrepos− tas e, em conjunto, as três técnicas deverão prover uma precisão inédita do genoma da cana co da planta, o próximo passo é ob− servar em conjunto os hormônios e o sistema sensor de açúcares da planta para conseguir entender de que forma acontece o crescimento da cana, bem como sua produção de sacarose.

“Graças a uma pesquisa realizada pelo Lafieco, em 2018, descobrimos que entre três e seis meses de vida a cana passa a ser uma grande armaze− nadora de açúcar, sobretudo por cau− sa de um conjunto de genes que são chamados de sistema sensor de açúca− res. É durante esse período que o crescimento da planta dispara ” , conta Buckeridge.

“Agora queremos investigar mais a fundo esse processo para entender co− mo ele acontece. Mas só vamos con− seguir fazer isso se também observar− mos os hormônios, responsáveis pelo sistema de comunicação que informa a planta que está na hora de crescer. Essa etapa será feita com a colabora− ção da professora Eny Floh, do Bio− cel−IB−USP” .

Para que essa análise seja possível, os pesquisadores vão lançar mão da CRISPR−Cas9, sigla para Conjunto de Repetições Palindrômicas Regu− larmente Espaçadas, que funciona com uma proteína associada, a Cas.

A ideia consiste na edição do DNA, em uma espécie de cut and paste de genes, para alterar regiões se− lecionadas do genoma e assim reen− genheirar o funcionamento da planta. Uma vez editado o DNA, seleciona− se os mutantes desejados que cresçam mais rápido, acumulem mais açúcares e/ou amoleçam as próprias paredes celulares para facilitar a produção da segunda geração do bioetanol.

O aumento da produção de açú− car e também do volume de biomas− sa da cana (no caso, bagaço e palha) vai possibilitar aumentar a produção do etanol de segunda geração, entre ou− tros produtos.

Ao longo do projeto, os experi− mentos serão testados por meio de modelagem matemática. “Por meio de cálculos com base em dados científi− cos confiáveis, a modelagem fisiológi− ca acoplada aos dados ambientais uti− lizando inteligência artificial deverá permitir averiguar como nossos testes feitos em laboratório funcionariam em campo e também de que forma a cana−de−açúcar vai se comportar em ambientes extremos, com estresse hí− drico, aumento de temperatura e ex− cesso de gás carbônico, por exemplo ” , esclarece Buckeridge.