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Estudo desvenda como hormônio aumenta o acúmulo de açúcar na cana

Nos canaviais no Brasil é comum a aplicação na cana de reguladores de crescimento ou maturadores químicos, análogos aos hormônios vegetais, com o objetivo de acelerar e aumentar o amadurecimento (acúmulo de sacarose) e inibir o florescimento da planta para prolongar os períodos de colheita e moagem e, dessa forma, aumentar a produtividade e os ganhos econômicos dos canavieiros.

Um grupo de pesquisadores do Instituto de Biologia da Universidade Estadual de Campinas (Unicamp), em colaboração com colegas do Instituto Agronômico (IAC) e do Instituto de Química da Universidade de São Paulo (IQ-USP), desvendou, agora, como um desses hormônios age em nível molecular na cana, contribuindo para aumentar o armazenamento de sacarose na planta.

Resultado da pesquisa de doutorado da estudante Camila Pinto da Cunha, realizada com Bolsa da FAPESP, e de um projeto apoiado pela Fundação no âmbito do Programa de Pesquisa em Bioenergia (BIOEN), o estudo foi publicado na revista Scientific Reports, do grupo Nature.

“Identificamos alguns genes que são ativados por um dos principais maturadores químicos utilizados hoje nos canaviais e que podem ser alvos de manipulações futuras por engenharia genética para tentar chegar ao desenvolvimento de uma variedade de cana que acumule mais açúcar”, disse Marcelo Menossi, professor do Departamento de Genética, Evolução e Bioagentes do Instituto de Biologia da Unicamp e coordenador do projeto, à Agência FAPESP.

Os pesquisadores analisaram os efeitos em nível molecular da aplicação de etefom em variedades de cana cultivadas em casas de vegetação.

Primeiro regulador de crescimento utilizado no manejo de culturas agrícolas, hortícolas e florestais no mundo e um dos mais usados para manipular e estimular a maturação da cana, o etefom tem contribuído para aumentar a quantidade de sacarose da planta, inibir a floração e, consequentemente, prolongar os períodos de colheita e moagem.

Esses efeitos do composto químico na cana são atribuídos ao etileno – um hormônio vegetal conhecido por seu envolvimento na maturação de frutos –, que é liberado pelo etefom ao penetrar na planta após ser pulverizado.

Por isso, o etileno é considerado uma pista-chave para compreender a regulação da transição do crescimento vegetativo para a fase de amadurecimento da cana, explicou Menossi.

“Apesar de ser sabido que o etileno contribui para aumentar a quantidade de açúcar na cana, ainda não estava claro como a síntese e ação desse hormônio afeta o amadurecimento da planta”, afirmou.

Para estudar a ação do etileno na cana, os pesquisadores pulverizaram etefom e um regulador de crescimento de plantas, chamado aminoetoxivinilglicina (AVG) – conhecido como um inibidor do etileno –, em exemplares de uma variedade de cana-de-açúcar desenvolvida pelo IAC antes do início do amadurecimento.

Após pulverizar os dois compostos nas plantas, eles quantificaram os teores de sacarose em amostras de tecidos das folhas e do colmo da cana cinco dias após a aplicação e 32 dias depois, na colheita.
Os resultados das análises indicaram que o etefom estimula a acumulação de sacarose em entrenós imaturos da cana. As plantas tratadas com o maturador químico apresentaram maiores níveis de sacarose nos entrenós superiores e médios na colheita.

Já as plantas tratadas com AVG tiveram uma redução de 42% no teor de sacarose.
“Esses dados confirmaram a importância da presença e da ação do etileno para indução de amadurecimento da cana”, disse Menossi.

Genes-alvo
A fim de avaliar a ação do etileno em nível molecular, os pesquisadores também fizeram uma análise do transcriptoma – perfil completo de transcritos – para identificar quais genes foram diferencialmente expressos nas plantas pela ação do etileno durante a maturação da cana.

Com base na combinação dessa análise de transcriptoma das principais enzimas envolvidas na regulação do metabolismo da sacarose e do perfil hormonal das plantas pulverizadas com etefom e AVG, eles conseguiram identificar genes-alvo do etileno, além da ação do hormônio em locais de acúmulo de sacarose na planta. Além disso, também propuseram um modelo molecular de interação do etileno com outros hormônios.

O etileno ativou um número significativo de genes de vias hormonais exclusivamente no colmo das plantas. Dentre essas vias hormonais destacaram-se aquelas envolvidas justamente com o etileno e também com o ácido abscísico – um outro fator de maturação da cana – e de vias da giberelina e da auxina – hormônios que atuam no alongamento do colmo e que afetam o florescimento e gemas laterais da planta, explicou Menossi.
“Sabendo quais genes o maturador modula para que a planta aumente o acúmulo de sacarose será possível fazer melhoramentos genéticos na cana e desenvolver variedades que expressem mais esses genes, sem a necessidade de aplicação do etileno, por exemplo”, vislumbrou o pesquisador.

“Além disso, pode ser possível identificar em um conjunto de variedades de cana aquelas que mais expressam esses genes e que facilitam a ação do maturador, uma vez que há variedades de cana que não respondem bem à aplicação de hormônio”, afirmou.
 
 


Fonte: Agência Fapesp