Danforth Plant Science Center liderará projeto de pesquisa multi-institucional para melhorar o uso de água em culturas de bioenergia
7 de dezembro de 2022 
Ivan Baxter, Centro de Ciências Vegetais Donald Danforth
Pesquisador Principal Ivan Baxter, PhD, membro, Centro de Ciências Vegetais Donald Danforth, liderará um mandato de cinco anos, Projeto multi-institucional de $16 milhões para aprofundar o entendimento da eficiência do uso da água (WUE) no sorgo, uma cultura versátil de bioenergia. O projeto, financiado pelo programa US Department of Energy Biosystems Design to Enable Safe Production of Next-Generation Biofuels, Bioproducts and Biomaterials, se concentrará em uma abordagem de engenharia integrada que alavanca a fisiologia vegetal, genética, genômica, engenharia genômica, biologia sintética e modelagem.
A água é uma grande limitação para a produção de culturas. O movimento da água do solo através dos caules e folhas e para o ar move os nutrientes para cima da planta. A irrigação das culturas consome 80% do uso global de água doce. “Para serem economicamente viáveis e terem benefícios ambientais, as culturas usadas para a produção de bioenergia precisam ser cultivadas onde o suprimento de água é insuficiente ou muito inconsistente para sustentar a produção de culturas alimentares tradicionais”, disse Baxter.
Os rendimentos das culturas de bioenergia, como Sorgo bicolor, aumentaram por meio da criação e da agronomia melhorada. No entanto, a quantidade de biomassa produzida para uma dada quantidade de uso de água permaneceu constante.
Juntando-se a Baxter como colaboradores neste projeto estão Jennifer Brophy e José Dinneny, PhD, Universidade Stanford; Asaph Cousins, PhD, Universidade Estadual de Washington; Andrew Leakey, PhD, Universidade de Illinois, Champaign-Urbana; Albert Kausch, PhD, Universidade de Rhode Island; Todd Mockler, PhD, Centro Danforth; Sue Rhee, PhD, Instituição Carnegie para Ciência; e Dan Voytas, PhD, Universidade de Minnesota. A equipe se concentrará em três principais pontos de controle da produção limitada por água: aquisição aprimorada de água disponível pelas raízes, uso reduzido de água através dos poros que as plantas usam para trocar água e CO2, e melhorar a assimilação de carbono fotossintético. O trabalho dentro do consórcio visa identificar os principais gargalos que afetam cada um desses processos e abordá-los por meio de abordagens de engenharia.
A equipe trabalhará em paralelo com o sorgo e uma planta modelo intimamente relacionada, Setaria viridis, que é menor e cresce mais rápido para permitir testes rápidos. Em ambas as espécies, genética, genômica e bioinformática serão usadas para identificar novos genes que podem afetar os pontos de controle. Abordagens de biologia sintética serão desenvolvidas para controlar quando e onde na planta os genes são expressos, e a modelagem será usada para determinar as melhores abordagens. Novas abordagens de transformação de plantas serão usadas para acelerar os ciclos de avaliação, movendo-se rapidamente da ideia para a implementação. "Combinar os ciclos 'design-build-test-learn' com estudos paralelos de espécies de modelos e culturas permitirá iterações experimentais rápidas, levando a melhorias mais rápidas e substanciais na eficiência do uso da água em matérias-primas de bioenergia", disse Baxter.
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