Identification of genes and use of promoters regulated by ethanol in sugarcane / Identificação de genes e uso de promotores modulados por etanol em cana-de-açucar

AUTOR(ES)
DATA DE PUBLICAÇÃO

2007

RESUMO

A cana-de-açúcar é uma cultura de grande importância social e econômica para o Brasil. Além da produção de açúcar, que coloca o país como o maior produtor mundial, a cana-de-açúcar tem alcançado grande destaque na produção de energia renovável e pouco poluente, o etanol. Devido ao rápido crescimento das áreas cultivadas e do aumento no número de indústrias processadoras da cana-de-açúcar, milhares de novos empregos têm sido gerados no Brasil. Por se tratar de uma cultura tão importante para a sociedade e economia brasileira, a cana-de-açúcar vem ganhando cada vez mais destaque e atenção das instituições de pesquisa públicas e privadas. Grande parte da pesquisa e experimentação desenvolvida atualmente para esta cultura visa o desenvolvimento de variedades mais adaptadas às condições edafoclimáticas do Brasil e mais resistentes e tolerantes contra pragas e doenças. Outro importante campo de estudo que tem sido bastante focado no momento é a compreensão dos mecanismos bioquímicos da síntese de sacarose com a finalidade de aumentar a produção deste açúcar e conseqüentemente de etanol. O desenvolvimento de um sistema genético capaz de modificar o metabolismo da planta, através de um estímulo artificial, pode ser muito útil no aumento da produtividade e qualidade ou na redução dos custos envolvidos com a produção de cana-de-açúcar. Esta tecnologia poderá contribuir significativamente para um avanço ainda maior da cana-de açúcar no país. A partir desta premissa, o presente estudo buscou identificar e caracterizar um sistema de indução de expressão gênica disparado pela aplicação externa de etanol em folhas de cana-de-açúcar. Para isso, fazendo uso da técnica de macroarranjos de cDNA, analisamos a expressão gênica de 3.575 ESTs, isolados de folhas de cana-de-açúcar, em resposta a aplicação de etanol. Setenta ESTs apresentaram padrão de expressão alterado pelo etanol. Dentre estes, foram identificados ESTs que codificavam para proteínas relacionadas ao processo de transcrição e tradução e estresse abiótico. Muitos genes cuja função ainda permanece desconhecida também foram identificados nesta análise. Dos 70 ESTs identificados, 48 tiveram expressão induzida pela aplicação de etanol. A partir dos ESTs selecionados como induzidos pelo tratamento com etanol, foi possível selecionar o gene ERD (early responsive dehydration) como candidato para identificação e caracterização da sua seqüência promotora. O EST do gene ERD apresentou um perfil de expressão interessante, com expressão basal baixa durante os tratamentos controle e indução da expressão após a primeira hora de tratamento com etanol. Estudos realizados com várias espécies de plantas demonstram que o sistema alc é um sistema eficiente de expressão gênica baseado na indução por etanol. A partir desta informação, desenvolvemos um vetor de expressão contendo o promotor alcA regulando a expressão do gene repórter da ß-glucuronidase e em seqüência, o promotor constitutivo Ubi-1 de milho controlando a expressão do gene alcR, um fator de transcrição indispensável para a ativação do sistema. Posteriormente, esta construção foi utilizada para transformação genética de plantas de cana-de-açúcar que no momento estão sendo selecionadas e analisadas quanto a introgressão estável do cassete gênico. Outra etapa do presente estudo foi realizada com o gene SsNAC23, já descrito como induzido por estresse de frio, estresse hídrico e herbivoria. Neste trabalho foi demonstrado que SsNAC23 também é induzido pela aplicação de etanol nas folhas de cana-de- açúcar logo após uma hora de exposição ao agente indutor. Concluindo, os resultados obtidos neste trabalho contribuem para elucidar questões importantes do processo de regulação da expressão gênica induzida por etanol, além da validação de um processo útil para aplicação na agricultura. A partir dos dados gerados nas análises de macroarranjos de cDNA foi possível ainda, validar um novo método de quantificação do erro estatístico resultante das análises realizadas no programa SOM (Self Organizing Maps)

ASSUNTO(S)

arranjos de dna etanol gene expression ethanol dna arrays cana-de-açucar regioes promotoras (genetica) sugarcane expressão genica

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