ACC sintase em cana-de-áçucar : estudos de regulação gênica e aplicação biotecnológica / Sugarcane ACC synthase : studies of gene regulation and biotechnology application

AUTOR(ES)
DATA DE PUBLICAÇÃO

2011

RESUMO

A cultura da cana-de-açúcar (Saccharum spp) está entre as mais importantes do Brasil, tendo o setor sucroalcooleiro grande importância econômica no país devido ao crescente consumo de álcool e açúcar. A fase de maturação no desenvolvimento da cana-de-açúcar é especialmente interessante, pois está diretamente relacionada com o teor de sacarose. O hormônio etileno está envolvido em muitos aspectos do ciclo de vida da planta, incluindo a maturação. Como primeira parte deste projeto, o objetivo foi avaliar a relação entre etileno e maturação de cana-de-açúcar pela caracterização da expressão dos genes que codificam as isoformas da enzima ACC sintase, responsável por uma das vias da biossíntese desse hormônio. Assim, dois genes (Scacs1 e Scacs2) que codificam para a enzima ACC sintase foram identificados no projeto SUCEST e caracterizados. Nossos resultados de localização subcelular confirmaram estudos anteriores sobre a localização citoplasmática das proteínas ACS. Todavia, nós identificamos por análise in silico a presença de um peptídeo sinal na região N-terminal da proteína ScACS2. Ensaios de duplo-híbrido com bibliotecas de cDNAs a partir de tecidos de folha +1 e entrenó 5, nos revelaram novas interações putativas com a proteína ScACS2, sendo uma delas, a proteína denominada sinaptotagmina envolvida no mecanismo de reparo da membrana celular. Ao contrário do que foi observado em Arabidopsis, nossos resultados de heterodimerização não identificaram uma interação entre as isoformas de cana-de-açúcar. Análise de expressão por PCR quantitativo em duas variedades contrastantes ao teor de sacarose, identificaram uma maior expressão nos entrenós madurados quando comparados aos entrenós jovens para os dois genes ACS. Em uma estudo in situ da expressão, o gene Scacs1 apresentou uma expressão nas células do parenquima e nas células da bainha do feixe vascular, entretanto, não mostrou expressão nos feixes vasculares. Por outro lado, o gene Scacs2 apresentou expressão constitutiva nos diferentes tipos celulares e, inclusive, nos feixes vasculares. Os resultados apresentados nesse trabalho, abrem novas perspectivas e perguntas para os diversos mecanismos fisiológicos e celulares realizados pelo hormônio etileno nas plantas. Todavia, uma prática comum antes da colheita da cana é a aplicação de precursores do hormônio etileno, como o etefon (ácido 2-cloroetil fosfônico) para acelerar o amadurecimento final das plantas, inibir o florescimento e consequentemente aumentar o teor de sacarose. Assim, a manipulação da biossíntese desse hormônio tem o potencial para aumentar a produtividade em cana. Desta forma, um segundo objetivo deste projeto foi desenvolver uma estratégia para promover o amadurecimento controlado da cana-de-açúcar no final da safra, usando o etanol em substituição aos análogos químicos do etileno. Para tal, foi avaliado o uso de um promotor ativado por etanol (sistema de expressão alc de Aspergillus nidulans) controlando a expressão do gene que codifica a ACC sintase, enzima chave na biossíntese de etileno. Nossos resultados foram condizentes com o esperado, mostrando claramente um aumento na produção do hormônio etileno quando plantas transgênicas de tabaco foram induzidas por spray foliar com 5% (v/v) de etanol. Esses resultados demonstram a possível utilização de ferramentas biotecnológicas no controle da expressão de genes envolvidos em características agrícolas interessantes, tais como na cultura de cana-de-açúcar.

ASSUNTO(S)

acc sintase etileno maturação cana-de-açúcar acc synthase ethylene maturation sugar-cane

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