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Degradação da parede celular em raízes de cana-de-açúcar

Processo: 10/17104-5
Modalidade de apoio:Auxílio à Pesquisa - Regular
Vigência: 01 de fevereiro de 2011 - 31 de janeiro de 2013
Área do conhecimento:Ciências Biológicas - Botânica - Fisiologia Vegetal
Pesquisador responsável:Marcos Silveira Buckeridge
Beneficiário:Marcos Silveira Buckeridge
Instituição Sede: Instituto de Biociências (IB). Universidade de São Paulo (USP). São Paulo , SP, Brasil
Pesquisadores associados:Carlos Alberto Labate ; Gregório Cardoso Tápias Ceccantini ; Gustavo Henrique Goldman ; Marie-Anne van Sluys ; Michael Hahn ; Patricia Pinho Tonini
Assunto(s):Etanol  Cana-de-açúcar  Lignocelulose  Carboidratos  Enzimas 
Palavra(s)-Chave do Pesquisador:Carboidratos | enzimas | formação do aerênquima | hormônios | Parede celular

Resumo

O desenvolvimento do processo de produção de etanol a partir de lignocelulose de cana-de-açúcar requer um passo denominado de pré-tratamento, que consiste em tornar a biomassa mais acessível à ação de enzimas hidrolíticas que atacam a parede celular. Processos químicos (tratamento com álcalis, ácidos) e físicos (explosão a vapor p.ex.) podem ser usados. Para a hidrólise, enzimas de microrganismos têm sido consideradas as principais candidatas a serem utilizadas no processo. Há inclusive diversas propostas de utilização de técnicas de biologia molecular para a inclusão dos genes de microrganismos nas plantas para que estas sejam capazes de hidrolisar suas próprias paredes celulares. O presente projeto propõe a utilização de sistemas inerentes à planta para a obtenção de um pré-tratamento biológico. Há diversas situações em que as plantas são capazes de degradar suas próprias paredes celulares e esses processos são relacionados ao amadurecimento de frutos, mobilização de reserva em sementes e formação de aerênquimas. Nos casos do arroz e milho, aerênquimas são produzidos nas raízes e, nestes sistemas já foi visto que as paredes celulares são degradadas. Porém a degradação de parede nestes sistemas ainda não foi completamente caracterizada. No caso da cana-de-açúcar, fizemos uma investigação preliminar e verificamos que as raízes produzem aerênquima que ocorrem com a completa degradação das paredes celulares. Além disso, em cana-de-açúcar, vários genes relacionados ao metabolismo da parede celular já foram detectados e mais recentemente, a estrutura química dos polissacarídeos de parede foi determinada por nosso grupo. Neste contexto, a presente proposta tem como objetivo compreender os mecanismos que envolvem a rede de sinalização metabólica e gênica ao longo da degradação da parede celular durante o processo de formação do aerênquima em raízes de cana-de-açúcar. Para atingir este objetivo, a formação do aerênquima será caracterizada com maior profundidade. As alterações na composição e estrutura da parede celular serão acompanhadas com análises químicas e de imunolocalização, realizando a caracterização de hidrolases da parede celular, bem como dos genes correspondentes a estas atividades. Será também estudada a sinalização por hormônios vegetais (etileno e auxina) no processo de formação do aerênquima pela detecção destes nos tecidos ou ainda indiretamente através a expressão de genes relacionados ao metabolismo. A perspectiva da proposta é a produção de dados que permitam desenhar estratégias para o desenvolvimento do pré-tratamento biológico, de forma a auxiliar na produção do etanol de segunda geração a partir de cana-de-açúcar. (AU)

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Publicações científicas (5)
(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)
TAVARES, E. Q. P.; GRANDIS, A.; LEMBKE, C. G.; SOUZA, G. M.; PURGATTO, E.; DE SOUZA, A. P.; BUCKERIDGE, M. S.. Roles of auxin and ethylene in aerenchyma formation in sugarcane roots. PLANT SIGNALING & BEHAVIOR, v. 13, n. 3, . (09/52840-7, 13/16225-1, 11/07586-5, 10/17104-5, 08/57908-6)
LEITE, D. C. C.; GRANDIS, A.; TAVARES, E. Q. P.; PIOVEZANI, A. R.; PATTATHIL, S.; AVCI, U.; ROSSINI, A.; CAMBLER, A.; DE SOUZA, A. P.; HAHN, M. G.; et al. Cell wall changes during the formation of aerenchyma in sugarcane roots. ANNALS OF BOTANY, v. 120, n. 5, SI, p. 693-708, . (09/52840-7, 10/12833-9, 10/17104-5, 10/17070-3, 08/57908-6)
GRANDIS, ADRIANA; LEITE, DEBORA C. C.; TAVARES, EVELINE Q. P.; ARENQUE-MUSA, BRUNA C.; GAIARSA, JONAS W.; MARTINS, MARINA C. M.; DE SOUZA, AMANDA P.; GOMEZ, LEONARDO D.; FABBRI, CLAUDIA; MATTEI, BENEDETTA; et al. Cell wall hydrolases act in concert during aerenchyma development in sugarcane roots. ANNALS OF BOTANY, v. 124, n. 6, p. 23-pg., . (09/52840-7, 10/17104-5, 08/57908-6, 14/50884-5, 10/17070-3)
GRANDIS, ADRIANA; LEITE, DEBORA C. C.; TAVARES, EVELINE Q. P.; ARENQUE-MUSA, BRUNA C.; GAIARSA, JONAS W.; MARTINS, MARINA C. M.; DE SOUZA, AMANDA P.; GOMEZ, LEONARDO D.; FABBRI, CLAUDIA; MATTEI, BENEDETTA; et al. Cell wall hydrolases act in concert during aerenchyma development in sugarcane roots. ANNALS OF BOTANY, v. 124, n. 6, SI, p. 1067-1089, . (14/50884-5, 09/52840-7, 10/17104-5, 10/17070-3, 08/57908-6)
LEITE, D. C. C.; GRANDIS, A.; TAVARES, E. Q. P.; PIOVEZANI, A. R.; PATTATHIL, S.; AVCI, U.; ROSSINI, A.; CAMBLER, A.; DE SOUZA, A. P.; HAHN, M. G.; et al. Cell wall changes during the formation of aerenchyma in sugarcane roots. ANNALS OF BOTANY, v. 120, n. 5, p. 16-pg., . (09/52840-7, 10/17104-5, 08/57908-6, 10/12833-9, 10/17070-3)

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