Embrião promissor

Plântulas da cana-de-açúcar podem se tornar modelos importantes para o estudo das redes de interações do metabolismo da planta, de acordo com Marcos Buckeridge, do Departamento de Botânica da USP e responsável pela seção de Biomassa do BIOEN

Por Fábio de Castro

Agência FAPESP – Entender as redes de interações ligadas ao metabolismo da cana-de-açúcar é fundamental para o desenvolvimento da desejada planta mais produtiva do futuro. A plântula – embrião anterior à formação das primeiras folhas – pode ser um modelo útil para estudar a cana com essa abordagem de sistemas biológicos, de acordo com Marcos Buckeridge, do Departamento de Botânica do Instituto de Biociências (IB) da Universidade de São Paulo (USP).

Segundo Buckeridge, o Laboratório de Fisiologia Ecológica de Plantas (Laifeco) do IB-USP, fundado e dirigido por ele, tem realizado, em plântulas, estudos sobre o metabolismo dos carboidratos da cana-de-açúcar. O pesquisador abordou o tema nesta quinta-feira (19/3), em São Paulo, durante o Workshop BIOEN on Sugarcane Improvement, que integra as atividades do Programa FAPESP de Pesquisa em Bioenergia (BIOEN).

Ele apresentou um trabalho feito com plântulas e focado no papel da giberelina – um hormônio que estimula o alongamento e a divisão celular nas células de plantas – no metabolismo da cana-de-açúcar. O estudo correspondeu à tese de doutorado da pesquisadora Andrea Brandão, do Laifeco.

Segundo Buckeridge – um dos responsáveis pela seção de Biomassa do BIOEN e um dos coordenadores da área de biologia da FAPESP, – a síntese de giberelina é necessária para que a plântula cresça, as células alonguem e a sacarose seja produzida.

“Quando inibimos a síntese do hormônio, a planta não produziu açúcar e a parede não se modificou. Quando aplicamos o hormônio, vimos que uma parte da planta estendeu mais do que a outra, o que é uma alteração importante na parede celular”, disse à Agência FAPESP.

O estudo mostra que o modelo pode permitir o entendimento de mecanismos da extensão celular que são muito importantes para que a planta armazene o açúcar ao crescer. “Essa abordagem também poderá ser importante para desenvolver o etanol celulósico, já que permite estudar os mecanismos de extensão da parede celular. Com esse conhecimento poderemos afrouxar essa parede e viabilizar a produção do etanol”, disse.

De acordo com o cientista, o trabalho concluiu não apenas que a giberelina aumenta a quantidade de sacarose na cana e induz a mudanças na parede celular, mas também permitiu demonstrar que as plântulas são um bom modelo para estudar a divisão celular e a abordagem de sistemas biológicos.

“Precisamos muito de um modelo que permita entender melhor a bioquímica da cana-de-açúcar. Pouca gente trabalha com as plântulas, porque é muito difícil conseguir sementes. Mas a grande vantagem é que há um número menor de células, com uma bioquímica menos complicada e uma ótima possibilidade de conhecer a expressão gênica”, explicou.

Os mecanismos presentes na plântula são muito parecidos com os que ocorrem na planta inteira. “Por isso, quisemos lançar a idéia de utilizar a semente e a plântula como modelo para estudar alguns fenômenos de modo a, em seguida, passar ao colmo, à folha e à flor para entender melhor o funcionamento do sistema metabólico”, disse.

Nós conectados

O estudo, de acordo com Buckeridge, mostrou que o modelo de plântulas pode ajudar a entender a síntese da parede celular. Nessa fase da vida da planta, todo o aparato sintético está funcionando.

“A germinação é um período de intensificação de divisão celular e a giberelina é um indutor de divisão. A plântula é exatamente onde ocorre a síntese da parede, porque quando a célula se divide ela tem que fazer uma parede celular nova”, explicou.

Para Buckeridge, ao entender a síntese das paredes celulares, os geneticistas e biólogos moleculares poderão desenvolver plantas com polissacarídeos atualmente inexistentes na cana-de-açúcar, mas que serão introduzidos a fim de facilitar a hidrólise do etanol celulósico.

“No futuro, com a transcriptômica e a metabolômica, com a simples aplicação de giberelina em plântulas poderemos ver como as redes de interação dos sistemas da planta mudam seu padrão de conexão”, afirmou.

As redes de interação, segundo Buckeridge, são as conexões entre os “nós” do metabolismo. “Após a germinação da semente, há uma mobilização de reserva na semente e ela produz sacarose, que será transportada. Uma parte vai para a respiração, outra fração é usada para sintetizar amido, uma terceira parte é usada na síntese da parede e outra ainda sintetizará o metabolismo secundário, que representa as substâncias de defesa. Todos esses ‘nós’ estão conectados”, explicou.

As plântulas já são usadas em muitos países para estudar o mecanismo dos sensores de açúcar, por exemplo. “Quando a planta sente que há açúcar passando, vários genes são acionados. Quando sente que não há açúcar, aciona outro conjunto de genes que faz com que ela produza menos ou mais clorofila, ligando ou desligando o processo fotossintético. As plântulas são fantásticas para estudar esses processos”, indicou.

As apresentações da programação científica do Workshop BIOEN on Sugarcane Improvement, que ocorreu como parte do Programa FAPESP de Pesquisa em Bioenergia (BIOEN), estão disponíveis para livre consulta no site da FAPESP, no endereço: www.fapesp.br/materia/5064.