Identificação de novos alvos reguladores do processo de brotação de cana-de-açúcar e cana energia

O Brasil apresenta, hoje, cerca de 10 milhões de hectares plantados de cana-de-açúcar. A partir da biomassa colhida desta área são produzidos 35,48 milhões de toneladas de açúcar, 28,16 bilhões de litros de etanol e gerados 25.482 GWh de energia elétrica. Tais números configuram o grande potencial do setor sucroenergético, entretanto, ainda temos no país cerca de 150 milhões de hectares ocupados por pastagens, boa parte de baixa produtividade, com enorme potencial para implantação de uma cultura mais robusta e resistente a condições ambientais, neste cenário se destaca a cana energia, uma variedade de cana que se caracteriza, principalmente, pelo maior enraizamento, maior resistência a seca, grande produção de biomassa e menores teores de sacarose no seu caldo. Atualmente, a cana-de-açúcar e cana energia são plantadas por propagação vegetativa com o uso de toletes no suco do plantio ou mais recente, através das mudas pré-brotadas (MPB), entretanto, um grave problema enfrentado no campo é a baixa taxa de brotação, que para algumas cultivares atinge menos de 80%. Com base nestas informações, o objetivo deste trabalho, foi avaliar a fase de brotação e desenvolvimento inicial de uma cultivar de cana energia e cana-de-açúcar. Nossos dados demonstram que a cana energia apresenta uma alta velocidade de brotação seguido por rápido crescimento da parte área, com posterior formação de raiz dos toletes. Contudo, observações opostas foram verificadas em cana-de-açúcar, com uma lenta velocidade de brotação, seguido pela formação de raiz do tolete e posteriormente crescimento da parte aérea. Neste contexto, par melhor elucidar os processos e alvos biológicos e bioquímicos, avaliamos o perfil metabólico e transcricional de gemas axilares durante as primeiras 48 horas de crescimento de uma cultivar de cana energia e cana-de-açúcar. Nossos dados de metabolômica demonstram uma alta atividade metabólica nas gemas de cana energia, com um aumento nos níveis de açúcares redutores, compostos orgânicos relacionados a via dos fenilpropanóides, lipídios e redução nos níveis de aminoácidos, que tomados juntos, estes dados demonstram maior atividade do ciclo do TCA para produção de energia para o crescimento, formação de parede e membrana celular. Entretanto, para cana-de-açúcar nós verificamos poucas mudanças metabólicas, apenas com um aumento no nível de glutamato, que podem estar relacionado com a formação de raiz nos toletes. Além disso, nossos dados do perfil transcricional têm demonstrado grandes mudanças no perfil de expressão gênica durante o crescimento da gema axilar das duas cultivares. A análise temporal dos dados, permitiu identificar o perfil de genes que apresentaram maior variância ao longo do tempo, interessantemente, este perfil foi diferente entre as cultivares de cana energia e cana-de-açúcar. Em adição, verificamos o perfil de expressão ao longo do tempo de importantes genes relacionados ao crescimento e divisão celular, quebra da dormência da gema axilar, formação de parede celular, sinalização hormonal e açúcares, entre outros alvos. Juntos, nossos dados demonstram uma diferença no metabolismo inicial do crescimento da gema axilar de cana energia e cana-de-açúcar, assim como, alvos moleculares que possam ser utilizados para programas de melhoramento genético e práticas agrícolas que possam otimizar a taxa de brotação (AU)