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Aumento da disponibilidade de açúcar para síntese de óleo
A equipe, liderada por John Shanklin do BNL, alcançou esses resultados usando folhas da planta de crescimento rápido Arabidopsis, para imitar células-tronco de plantas como cana-de-energia e Miscanthus.
Por Allie Arp - 31/08/2021


Os estudos do Brookhaven Lab usando a planta de crescimento rápido Arabidopsis (acima) estão ajudando a identificar estratégias para fazer com que as plantas produzam e acumulem mais óleo. O objetivo é transferir essas abordagens para plantas de cultivo de energia, como cana-de-energia e Miscanthus. Crédito: Laboratório Nacional de Brookhaven

Uma equipe do Laboratório Nacional de Brookhaven (BNL) do Departamento de Energia dos Estados Unidos criou uma planta que produz mais óleo ao manipular a disponibilidade de açúcar para a síntese de óleo. A equipe, liderada por John Shanklin do BNL, alcançou esses resultados usando folhas da planta de crescimento rápido Arabidopsis, para imitar células-tronco de plantas como cana-de-energia e Miscanthus.

O trabalho é parte de um projeto de design de biossistemas liderado pela Universidade de Illinois chamado Óleo Renovável Gerado com Caneta de Energia Ultraprodutiva (ROGUE) para desenvolver duas das culturas de biomassa americanas mais produtivas - cana de energia e Miscanthus - para acumular um suprimento abundante e sustentável de óleo que pode ser usado para produzir biodiesel, combustível de biojato e bioprodutos.

O projeto atual, "Mobilizar açúcar vacuolar aumenta o acúmulo vegetativo de triacilglicerol", baseia-se em um trabalho anterior do grupo Shanklin publicado em 2017. Esse trabalho mostrou que simultaneamente prejudicar a exportação de açúcar das folhas enquanto bloqueia a síntese de amido desvia os açúcares produzidos pela fotossíntese em ácidos graxos e síntese de óleo.

"O aspecto inovador deste trabalho foi minimizar o acúmulo de açúcar em um grande compartimento de armazenamento celular chamado vacúolo", disse Sanket Anaokar, pesquisador associado do BNL. "Nossa abordagem foi bloquear o movimento do açúcar no vacúolo e maximizar sua exportação. Quando essas manipulações genéticas foram feitas em plantas que também são bloqueadas na síntese de amido, a célula canalizou o açúcar extra em óleo."

Anaokar continuou explicando que um benefício inesperado da abordagem do grupo foi que parte do açúcar remobilizado diminuiu os atrasos de crescimento normalmente vistos quando a quantidade de açúcar exportado das folhas e amidos é reduzida. O grupo vai pegar o que aprendeu no trabalho com a Arabidopsis e compartilhar com outros pesquisadores da ROGUE, agilizando o ciclo de inovação.

"É muito mais difícil e demorado fazer múltiplas manipulações de genes em cana de energia, enquanto com Arabidopsis podemos rapidamente desenvolver e testar diferentes modificações genéticas e de biologia molecular para identificar as combinações mais eficazes", disse Shanklin, presidente do Departamento de Biologia do BNL e pesquisador da ROGUE . "Assim que validarmos uma abordagem usando nosso sistema modelo, podemos passar esse conhecimento para outros pesquisadores ROGUE para implantar nas plantas de cultivo de biomassa de crescimento mais lento ."

A pesquisa de Shanklin é apenas uma das maneiras pelas quais a ROGUE está trabalhando para aumentar a disponibilidade de biocombustíveis sustentáveis ​​e reduzir o uso de produtos petroquímicos.

"Esta prova de conceito na planta modelo Arabidopsis agora nos mostra que vale a pena mudar para cana de energia e Miscanthus como um passo fundamental para tornar essas fontes viáveis ​​de grandes quantidades de óleo para conversão em biodiesel e combustível de biojet", disse o Diretor da ROGUE Stephen Long , Ikenberry Endowed University Chair of Crop Sciences and Plant Biology no Illinois 'Carl R. Woese Institute for Genomic Biology.

Este estudo foi publicado na Frontiers in Plant Science .

 

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