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Pesquisadores identificam gene que pode aumentar eficiência na produção de etanol

12 de janeiro de 2018

Uma equipe multinacional de pesquisadores do Brasil, Reino Unido e Estados Unidos identificou um gene envolvido na dureza das paredes celulares de vegetais. Trata-se de um consider√°vel avan√ßo para a produ√ß√£o de etanol de segunda gera√ß√£o, feito a partir da biomassa vegetal. A supress√£o desse gene aumentou a libera√ß√£o de a√ß√ļcares em at√© 60%. As descobertas do grupo foram apresentadas hoje (8) na revista New Phytologist. Outra aplica√ß√£o pr√°tica desses resultados ser√° o desenvolvimento de gram√≠neas mais diger√≠veis com maior valor nutricional para os animais ruminantes.

A biomassa vegetal possui consider√°vel poder calor√≠fico, mas a maioria dessa energia est√° contida nas robustas paredes celulares, uma vantagem evolutiva que ajudou as gram√≠neas forrageiras a sobreviverem e prosperarem por mais de 60 milh√Ķes de anos. O problema √© que essa robustez dificulta a digest√£o no r√ļmen de bovinos e ovinos e √© um obst√°culo para a produ√ß√£o de etanol nas biorrefinarias.

Impacto global

"O impacto da pesquisa é potencialmente global, pois todos os países utilizam pastagens para alimentar seus animais e várias biorrefinarias em todo o mundo usam essa matéria-prima", diz Rowan Mitchell, biólogo de plantas do Rothamsted Research, no Reino Unido, e colíder da equipe.

Hugo Molinari, pesquisador no Laborat√≥rio de Gen√©tica e Biotecnologia da Embrapa Agroenergia (DF), que tamb√©m coordena os trabalhos, informa que o setor envolve cifras bilion√°rias. "Somente no Brasil, os mercados potenciais dessa tecnologia foram avaliados no ano passado em R$ 1,3 bilh√£o (US$ 400 milh√Ķes) para o segmento de biocombust√≠veis e de R$ 61 milh√Ķes para alimenta√ß√£o de bovinos. Al√©m do impacto econ√īmico, √© importante dizer que √© uma descoberta muito importante para a comunidade cient√≠fica ", afirma o cientista da Embrapa.

Bilh√Ķes de toneladas de biomassa de pastagens s√£o produzidas todos os anos, observa Mitchell, e uma caracter√≠stica-chave dessas forrageiras √© a sua digestibilidade, o que determina qu√£o econ√īmico √© produzir biocombust√≠veis e qu√£o nutritivo ser√° para os animais. O aumento da rigidez da parede celular, ou a chamada feruloila√ß√£o, reduz sua digestibilidade.

"Há dez anos, identificamos genes específicos de gramíneas candidatos ao controle da feruloilação da parede celular, mas provou-se ser muito difícil demonstrar esse papel, embora muitos laboratórios tenham tentado. Nós produzimos a primeira forte evidência para um desses genes identificados", conta o cientista.

A equipe de transformação de plantas utilizou um transgene para suprimir o gene endógeno responsável pela feruloilação para cerca de 20% de sua atividade normal. Dessa forma, a biomassa produzida tornou-se menos feruloilada (apresenta menor rigidez nas paredes celulares) em comparação a uma planta não modificada.

"A supressão não mostrou efeito óbvio sobre a produção de biomassa ou sobre a aparência das plantas transgênicas com menor feruloilação", observa Mitchell. "Cientificamente, agora queremos descobrir como esse gene atua no processo de feruloilação. Dessa forma, podemos tornar o processo ainda mais eficiente," prevê o pesquisador.

Avanço para o etanol brasileiro

As descobertas ir√£o beneficiar o Brasil, detentor de uma ind√ļstria de bioenergia em expans√£o que usa os res√≠duos de gram√≠neas, como milho e cana-de-a√ß√ļcar, como biomassas utilizadas para produzir bioetanol. A descoberta do gene permitir√° o desenvolvimento de plantas com paredes celulares mais f√°ceis de serem quebradas. A consequ√™ncia ser√° o aumento da efici√™ncia na produ√ß√£o de bioetanol, o que, na avalia√ß√£o de Molinari, da Embrapa, ir√° ajudar na substitui√ß√£o de combust√≠veis de origem f√≥ssil e na redu√ß√£o da emiss√£o de gases de efeito estufa.

"De forma econ√īmica e ambiental, o setor agropecu√°rio se beneficiar√° de uma forragem mais eficiente e nossa ind√ļstria de biocombust√≠veis se beneficiar√° da biomassa que precisa de menos enzimas para quebr√°-la durante o processo de hidr√≥lise", detalha o cientista brasileiro.

Para o professor de Bioquímica da Universidade de Wisconsin-Madison e pesquisador do Centro de Pesquisa de Bioenergia dos Grandes Lagos do Departamento de Energia dos EUA, John Ralph, a descoberta era há muito esperada e foi duramente conquistada. "Vários grupos de pesquisa estiveram muito perto da proteína / gene responsável pela feruloilação e [os trabalhos nessa área] começaram há cerca de 20 anos", conta o cientista, coautor da pesquisa e um dos pioneiros de pesquisas nessa área.

"Nosso grupo vem trabalhando desde o in√≠cio dos anos 1990 nas liga√ß√Ķes cruzadas de ferulatos na parede celular de plantas e desenvolveu m√©todos de resson√Ęncia magn√©tica nuclear (RMN) √ļteis na caracteriza√ß√£o deste estudo", observa Ralph. "A descoberta desse processo foi muito dif√≠cil".


Fonte: Daniela Collares | Embrapa Agroenergia
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Foto: Neide Furukawa
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