Obtenção de plantas de Cana-de-açúcar geneticamente modificadas superexpressando o gene Dirigente-Jacalina (ShDj)

Abstract

A cana-de-açúcar é uma das culturas mais importantes do Brasil e é utilizada como matéria-prima para a produção de açúcar e bioetanol. Atualmente, a tolerância à seca é um dos principais focos do desenvolvimento de variedades transgênicas de cana-de-açúcar, uma vez que a deficiência hídrica é o estresse abiótico que mais afeta a produtividade da cultura. Recentemente, o gene Dirigente-Jacalina da cana-de-açúcar (ShDJ) (pertencente ao grupo das lectinas), cuja função ainda não foi relatada na cana-de-açúcar, foi identificado e avaliado por nosso grupo de pesquisa por meio da superexpressão heteróloga em arroz. Eventos de arroz transgênico superexpressando o gene ShDJ mostraram um aumento no conteúdo de biomassa (35-350%) quando submetidas à privação de água, indicando que este gene está envolvido na tolerância à seca. O aumento no conteúdo de biomassa resultou também em um aumento na eficiência de sacarificação de 28% a 132%. Com base nesses resultados, este estudo objetivou transformar duas variedades de cana-de-açúcar com o gene ShDJ. Um total de 182 e 50 eventos independentes foram produzidos para as variedades SP80-3280 e IACSP95-5094, respectivamente. Entre os eventos ShDJ, 73 plantas SP80-3280 escolhidas randomicamente entre os eventos obtidos e 50 IACSP94-5094 foram confirmadas como transformantes positivos por qPCR em T0, sendo todas positivas para inserção de T-DNA. A expressão relativa foi avaliada por qPCR, e a variação na expressão do transgene de eventos ShDJ variou de 1,03 a 343 para SP80-3280 e 1,7 a 3050 para IACSP95-5094 quando comparado com plantas não transformadas. Esses eventos serão submetidos em experimentos a campo para avaliação da estabilidade e performance, e poderão, num um futuro próximo, contribuir com a matriz energética para a produção de açúcar, etanol e bioenergia.

Sugarcane is one of the most important crops in Brazil, and it is used as raw material sugar and bioethanol production. Currently, drought tolerance is one of the main focus of transgenic sugarcane varieties development, since water scarcity is the most important abiotic stress that affects crop productivity. Recently, the dirigent-jacalin sugarcane gene (ShDJ) (belonging to the lectin group), which function has not yet been reported in sugarcane, was identified and evaluated by our team using heterologous overexpression in rice. Transgenic rice lines overexpressing the ShDJ gene showed an increase in biomass content (35-350%) when subjected to water deprivation, indicating that this gene is involved with drought tolerance. The biomass improvement resulting also in an increase in saccharification efficiency ranging from 28% to 132%. Based on these results, aimed to transform two sugarcane varieties with ShDJ gene. A total of 182 and 50 independent events were produced for SP80-3280 and IACSP95-5094 varieties, respectively. A set of 73 SP80-3280 chosen randomly from the events obtained and 50 IACSP94-5094 were checked by qPCR in T0 generation and of all them were positive for insertion of T-DNA. The relative expression of ShDJ gene was evaluated by qPCR, and the variation in the transgene expression of ShDJ events ranging from 1,03 to 343 for SP80-3280 and 1.7 to 3050 for IACSP95-5094 when compared to untransformed plants. These events will be subject to field experiment in order to evaluate their performance and stability, and could, in the future, contribute with the sugarcane energy matrix in the generation of sugar, ethanol and energy.