terça-feira, 17 de março de 2009

Como será a cana-de-açúcar daqui a dez anos e quais são os desafios da ciência para chegar a ela?


Cana do futuro
Há pouco tempo, as pesquisas sobre a cana-de-açúcar não despertavam muito interesse na comunidade científica mundial, de acordo com Glaucia Mendes de Souza, professora do Instituto de Química da Universidade de São Paulo (USP). Mas esse cenário mudou abruptamente e o Brasil – com décadas de estudos acumulados sobre o tema e pioneiro no uso de etanol para geração de energia – passou a ser o centro das atenções.

A pesquisadora, que é coordenadora da Divisão de Pesquisa em Biomassa do Programa FAPESP de Pesquisa em Bioenergia (BIOEN) e uma das coordenadoras da área de biologia da Fundação, conta que o país irá protagonizar um esforço internacional cujo objetivo é decidir quais serão as características da cana-de-açúcar que será usada para a produção de etanol daqui a uma década.

A “cana do futuro” deverá ter alto teor de sacarose, grande resistência à seca e maior quantidade de biomassa. Para possibilitar essas melhorias, no entanto, a ciência ainda terá pela frente um caminho longo e cheio de desafios. Por isso mesmo, segundo Glaucia, será preciso decidir agora “qual cana-de-açúcar queremos utilizar dentro de dez anos”.

Para direcionar essa discussão, será realizado o Workshop BIOEN on Sugarcane Improvement nos dias 18 e 19 de março, na sede da FAPESP, em São Paulo, reunindo alguns dos principais pesquisadores brasileiros e estrangeiros ligados ao tema.

Segundo Glaucia, o evento terá a apresentação de novos resultados científicos e debates sobre os caminhos para o melhoramento da cana, que serão consolidados em um documento oficial.

Em entrevista à Agência FAPESP, a pesquisadora comentou como as prioridades do programa enfocam os rumos e desafios das pesquisas nessa área.

Até que ponto a busca do etanol celulósico gera uma concorrência internacional? De que modo os países encaram o Brasil?
Diversos países têm mostrado grande interesse em colaborar com o Brasil. Estamos sendo muito procurados por universidades, centros de bioenergia e instituições de fomento a pesquisa do exterior. Diria que essa busca tem apontado para a cooperação.

Como essa cooperação se traduz em termos institucionais?
Há vários programas de pós-graduação internacional sendo montados. A União Europeia, por exemplo, abriu chamadas para pesquisa em etanol celulósico que condicionam a participação à parceria com o Brasil. Na Austrália também há chamadas que estimulam cooperação com o Brasil.

Como esse interesse se justifica?
Por estarmos na frente nessa área. Somos o único exemplo de utilização bem-sucedida de biomassa para produção de energia. Fazemos isso há décadas. Mas o interesse só apareceu agora. Durante todo esse tempo a pesquisa em cana-de-açúcar não teve alto impacto. Há pouco tempo, enviei um artigo para uma revista de biotecnologia e os editores me responderam que o tema era de interesse muito limitado. Agora, somos convidados a submeter artigos.

Há quanto tempo ocorreu esse episódio do artigo rejeitado?
Há apenas dois anos. Até ali, a cana-de-açúcar era relativamente desconhecida fora do Brasil. Mas ainda vemos, no exterior, revisões com citações e dados errados. Estão descobrindo a cana agora. A pesquisa tomou destaque maior e viram que sabemos muito sobre o assunto. Pesquisadores na área têm vindo de outros países para trabalhar aqui.

O BIOEN tem dado vazão, de alguma forma, a essa demanda internacional por cooperação?
Sem dúvida. Dentro do programa temos a participação de quase 20 instituições do exterior. Esperamos solidificar essa colaboração no workshop sobre o programa de melhoramento da cana-de-açúcar, que será realizado a partir do dia 18 de março na FAPESP.

Quais serão os objetivos centrais do workshop?
Vamos discutir essencialmente qual cana-de-açúcar queremos utilizar dentro de dez anos. Precisamos decidir agora como ela será. Isso não significa que não podemos mudar de ideia daqui a um ano ou dois, mas, nesse caso, passaremos a partir daí a contar mais uma década.

Uma vez tomada a decisão, toda a produção canavieira do país deverá seguir o mesmo rumo?
Não estaremos isolados. Temos que imaginar a cana que queremos para o Brasil, mas também discutiremos alternativas para outros países. A Austrália, por exemplo, lida com a falta de água. O país planta a cana em uma região bastante restrita de Queensland, onde há alguns rios que estão sendo poluídos com a grande quantidade de nitrogênio que precisam colocar ali. Nós usamos muito menos fertilizantes, porque temos as bactérias endofíticas que fixam o nitrogênio na cana. A produção australiana é restrita pelo ambiente. Eles não têm terras como nós para expandir a produção e dependerão da cana resistente à seca.

Por que pensar em uma perspectiva de uma década?
Prevemos que vamos precisar expandir a cultura de cana. Para isso, será preciso utilizar novas áreas e, portanto, desenvolver cultivares adaptados às condições desses locais. O que os programas de melhoramento estão fazendo é espalhar as estações de avaliação dos novos cultivares pelo Brasil afora nas áreas de expansão. E fazem cultivares específicos para essas regiões de expansão. Esse tipo de resultados demora cerca de dez anos antes que seja possível iniciar a plantação propriamente dita.

Por que os resultados demoram tanto?
Uma das razões é que temos milhares de genótipos de sementes obtidas de um cruzamento. Depois que elas são plantadas e crescem, temos que medir o açúcar, o perfilhamento, a resistência às doenças e assim por diante. A partir daí, selecionamos alguns exemplares com base no que se consegue fazer em milhares de indivíduos. Essa seleção vai diminuindo gradualmente e, depois de anos, chegamos a meia dúzia de plantas que sobreviveram às triagens feitas para melhorar a cana com um determinado objetivo.

Como o investimento em pesquisa poderá contribuir para os programas de melhoramento?
O que ajudaria muito seria a obtenção de marcadores das características que se quer presentes nos transgênicos na hora de escolher um parental. É preciso traçar um mapa genético. Há pesquisadores que vão discutir a genética estatística, como vão abordar isso e quais são as tecnologias aplicáveis nos programas de melhoramento. Com o sequenciamento do genoma, queremos ver o que mais podemos trazer de informação para os programas de melhoramento. Queremos também contribuir para que as empresas desenvolvam metodologias de escala que possam ser usadas nesses programas.

Empresas também participarão do workshop este mês?
Várias empresas do Brasil e do exterior estarão no evento e falarão de sua necessidade real no cotidiano para que nós, que trabalhamos na bancada, possamos entender como ajudar de fato. Queremos trazer, por exemplo, quem tem mais experiência do que nós em transgenia. Não há nenhuma cana transgênica comercial, mas os australianos e norte-americanos dizem estar bem próximos. Queremos ver o que eles estão fazendo para podermos falar a mesma língua.

Como deverá ser a cana-de-açúcar do futuro?
A cana é a única planta que tem tanta sacarose no entrenó e não temos dúvida do que fazer com o açúcar: com o uso da levedura, ele produz o etanol e as usinas já estão preparadas para fazer isso. Mas, se quisermos queimar o bagaço com uma eficiência maior para a cogeração de energia na usina, teremos que aumentar o teor de lignina. Então, temos que começar a imaginar uma cana que tenha mais biomassa, mais fibras. Além disso, se conseguirmos hidrolisar a parede celular, teremos uma ruptura tecnológica. Porque todos estão atrás do etanol celulósico, mas ninguém implantou ainda essa tecnologia em um patamar econômico. Isto é, consegue-se fazer, mas quando se vai produzir em escala, gasta-se mais para fazer o experimento do que se ganha em energia.

Quais são as prioridades nessa discussão dos caminhos para uma nova cana?
Temos quatro prioridades: a descoberta de novos genes e suas funções, a fisiologia, a transgenia e os marcadores moleculares e a genética molecular aplicada ao melhoramento tradicional.

Que outros melhoramentos deverão ser enfocados, além da busca do etanol celulósico, que depende do desenvolvimento de uma cana com mais biomassa?
Obviamente, uma das características agronômicas de interesse que temos buscado melhorar é o teor de açúcar. Aumentar o teor de sacarose impulsionaria a produtividade sem ter que aumentar a área plantada. O aumento da biomassa permitiria também plantar mais cana por hectare, diminuindo a necessidade de expansão da cultura canavieira. Ter uma cana resistente à seca é importante também para poder explorar áreas de pasto – onde se localiza 65% da área de expansão potencial –, que sofrem com deficiência hídrica. Temos buscado também descobrir os genes que podem ser usados para melhoramento – seja para transgenia ou para marcadores moleculares.

O que já foi feito em relação à descoberta de genes?
Sequenciamos genes da cana-de-açúcar com o Projeto SucEST [criado em 1999 pela FAPESP e também conhecido como Projeto Genoma da Cana], que foi realizado entre 1998 e 2000. Em 2001, já tínhamos 50 publicações sobre isso, inclusive houve um pico de publicações recentemente recorrente da divulgação dos dados do programa. Sem dúvida, o SucEST teve um grande impacto, porque permitiu que programas de melhoramento do mundo todo começassem a usar essa informação.

Quais foram as limitações?
Os genes sequenciados foram apenas os EST, que são sequências expressas. Agora temos um programa de sequenciamento do genoma completo da cana – uma iniciativa liderada pelo BIOEN que conta também com a participação de pesquisadores da Austrália, dos Estados Unidos e da França. Temos que discutir como abordar o sequenciamento, que pode ser feito de várias formas. Não temos o objetivo final de ter uma sequência completa do genoma da cana, uma vez que ele é bastante grande. Mas precisamos de desenvolvimento de tecnologias para abordar os problemas que teremos de montagem de um genoma tão gigante e tão complexo.

Quais são os gargalos para desenvolver essas tecnologias?
Precisamos de ferramentas para achar os genes e os promotores. Isso é o que está faltando. O SucEST não tem as sequências completas dos transcritos – só 30% do total – e não tem promotores identificados em larga escala. Os promotores são sequências localizadas acima da sequência transcrita que dizem onde, quando e quanto um gene está sendo expresso.

Por que é importante identificar promotores?
Há genes que são expressos só na folha, outros só no entrenó. Há uma relação muito especial entre folha e entrenó, porque a sacarose é feita na folha, mas é acumulada no entrenó. Então queremos ter os promotores identificados porque, eventualmente, um determinado gene é importante para o aumento de sacarose, mas só pode ser expresso no entrenó, pois se formos expressá-lo na folha isso pode ter algum efeito que pode não ser benéfico para a planta. Com o promotor podemos fazer um transgênico no qual vamos inserir o gene de interesse e controlar sua expressão em um lugar determinado.

Por que ainda não se tem um transgênico de cana-de-açúcar?
Existem vários problemas para a obtenção de cana transgênica. No campo é bastante problemático, porque se perde a expressão dos genes. É possível que exista um mecanismo de silenciamento dos genes durante o desenvolvimento da planta. Quando decidimos transformar um cultivar, conseguimos alterar a planta com determinado gene, mas, muitas vezes, o cultivar perde suas características iniciais. Precisamos de metodologias para verificar se isso aconteceu ou não.

Essa dificuldade é específica da cana?
Não é fácil transformar gramíneas em geral. Talvez – e isso é uma questão que discutiremos no workshop – essa característica esteja relacionada ao fato de essas plantas serem poliplóides, isto é, terem muitas cópias do genoma. Com isso, talvez haja o mecanismo de silenciamento de cópias que eu mencionei. Mas não há ainda experimentações que provem essas hipóteses. Em relação à cana, estamos agora onde o milho estava há dez anos. Tanto que usamos promotores de milho em cana.

O milho é mais simples?
A genética dele é mais fácil, mas o ponto principal é que o milho é estudado há muito tempo, por ter um grande mercado nos Estados Unidos. A biotecnologia está fortemente associada aos norte-americanos. Existem milhares de empresas de biotecnologia naquele país, enquanto aqui existem pouquíssimas. Eles resolveram focar em uma cultura que é importante para eles. Todas as grandes empresas trabalham com milho. O grau mais adiantado do trabalho com o milho é decorrente do interesse econômico.

Outra prioridade do BIOEN é a fisiologia. Quais são as dificuldades em relação a isso?
Na parte de fisiologia temos realmente um buraco. Não há muitos estudos de crescimento, de desenvolvimento, de fisiologia hormonal, como a planta reage a estresses, quanto a planta usa de água, como é o transporte de água, quais são os mecanismos de tolerância à seca, como o açúcar é transportado, como o açúcar se acumula no colmo, quais são os genes que regulam tudo isso. Não conhecemos a fisiologia dos mecanismos que fazem a cana tão bem sucedida.

São conhecimentos bastante básicos, não?
É uma situação curiosa. Eu diria que andamos com o carro na frente dos bois. Tradicionalmente, a ciência sabe muito sobre a fisiologia e aí, com o surgimento das ferramentas genômicas, a planta é sequenciada e se desenvolvem tecnologias para usar a experiência da genômica. No caso da cana-de-açúcar, não tínhamos nada sobre a fisiologia, mas tivemos o Sucest. Então fizemos muitos trabalhos com o transcriptoma, temos uma patente com o aumento de teor de sacarose de cana e conseguimos aumentar o teor de sacarose com transgênicos. Mas não sabemos por que. Agora temos que estudar a fisiologia.

Fonte: Fábio de Castro / Agência FAPESP