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Projeto: ATIVOS BIOTECNOLOGICOS APLICADOS À SECA E PRAGAS DE CULTURAS RELEVANTES AO AGRONEGÓCIO

Coordenador(a):

MARIA FATIMA GROSSI DE SA

Vigência:

26/11/2016 a 30/11/2024

Situação:

Ativo

Programa/Curso:

Ciências Genômicas e Biotecnologia - Stricto Sensu

Escola:

{nme_escola}

Agência:

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico

Edital:

MCTI/CNPq/CAPES/FAPs Nº 16/2014 - APOIO AOS INCT´S

Chamada

Chamada Única

Resumo:
Dentre os efeitos previstos pelas mudanças climáticas, o aumento nos danos causados pelos estresses abióticos, como a seca, assim como pelos estresses bióticos causados por pragas, terá um profundo impacto na produtividade das culturas. A maioria das plantas é cultivada em condições ambientais subótimas, para o seu crescimento e reprodução, com efeitos na produtividade. Fatores abióticos têm influência negativa na agricultura, reduzindo os rendimentos médios em mais de 50%. As condições de seca afetam um terço da terra agricultável, sendo um dos maiores obstáculos ao aumento da produção agrícola global. Cerca de 70% dos recursos de água doce disponíveis são usados para irrigar culturas, valor que deverá crescer nos próximos 20 anos. Prevê-se que a competição por recursos hídricos se intensificará ainda mais nas regiões agrícolas, constituindo-se em fator chave na bioeconomia de um país. Pesquisas envolvendo biologia de sistemas, com foco na elucidação dos mecanismos e vias de sinalização a estresses em plantas, em particular envolvendo genes/moléculas que controlam as respostas de tolerância ao déficit hídrico e resistência a patógenos, e que culminem em melhor adaptação de cultivares a áreas secas serão fundamentais.
Associado aos estresses abióticos, as plantas também necessitam defender-se do ataque de uma vasta gama de pragas: fungos, bactérias, nematoides. Os insetos-praga constituem um dos principais fatores de perda de produtividade em culturas de importância ao agronegócio brasileiro, com perdas de cerca de 30% em soja (Glycine max), milho (Zea mays) e algodão (Gossypium hirsutum). O uso intensivo de inseticidas tem favorecido o desenvolvimento de populações resistentes de Spodoptera frugiperda, uma das pragas mais importantes para algodão e milho, e ao recém-introduzido Helicoverpa armigera, que causou perdas de 500 milhões de dólares em 2012/2013 em culturas de soja e algodão. Outra importante praga que representa uma ameaça à produção agrícola são os nematoides das galhas (Meloidogyne spp.), que atacam mais de 3000 espécies de plantas, representando uma ameaça à produção agrícola em escala mundial. Os nematoides das galhas constituem um grande grupo de parasitas vegetais, com 97 espécies já descritas no gênero. No entanto, quatro principais espécies (Meloidogyne incognita, M. arenaria, M. javanica e M. hapla) são responsáveis pela grande maioria das perdas estimadas em bilhões de dólares anuais. No Brasil, estas espécies do gênero Meloidogyne são responsáveis por uma limitação substancial da produtividade agrícola em áreas de agricultura intensiva de diferentes culturas, incluindo, algodão, café, cana-de-açúcar, soja, feijão, fumo, frutíferas, olerícolas, entre outras. Em regiões produtoras de algodão, M. icognita causa perdas entre 10-20 % da produção, enquanto que em soja, a principal comoditie agrícola brasileira, o nematoide das galhas é responsável por perdas acima de 50 milhões de dólares por ano. Os prejuízos causados por estes nematoides em algodão e soja, associados às perdas causadas pelas lagartas H. armigera e S. frugiperda, que também afetam o milho, constituem, atualmente, os maiores problemas fitossanitários destas culturas, diminuindo a produtividade das mesmas e ameaçando a competitividade do País na exportação destas commodities. Até o presente, estas pragas têm sido prioritariamente controladas por intensas aplicações de nematicidas e inseticidas e, parcialmente, pelo plantio de cultivares transgênicas resistentes. No entanto, já são inúmeros os relatos demonstrando a quebra de resistência, o que torna o desenvolvimento de variedades com resistência múltipla a estas pragas, uma prioridade para o agronegócio brasileiro.
Diferentes estresses induzem a ativação de respostas celulares e moleculares complexas em plantas, visando evitar danos. Plantas em condições de campo são expostas a vários tipos de estresses simultâneos, exigindo novas respostas, adaptáveis para cada combinação de estresses. Modelos de previsão de clima apontam para um aumento da frequência de condições de seca, altas temperaturas e inundações, fenômenos esses que ocorrerão como consequências do aquecimento global. Ainda são poucos os estudos sobre o efeito das mudanças climáticas sobre a disseminação de patógenos, mas evidências apontam para o aumento da expansão geográfica e potencial reprodutivo dos mesmos. Portanto, num futuro próximo, as chances de plantas sofrerem estresses abiótico e/ou biótico associados, tendem a ser mais elevadas. Considerando as atuais pressões em relação a produção de alimentos, fibras e biocombustíveis, no contexto das alterações climáticas, estudos envolvendo a tolerância de plantas aos estresses bióticos e abióticos, em combinação, torna-se estratégico. A compreensão dos mecanismos envolvidos na resposta das plantas à estes estresses proporcionará oportunidades-chave para o desenvolvimento de variedades vegetais mais adaptadas às novas condições ambientais.
Diante do atual cenário, os baixos níveis de tolerância à seca e de resistência aos insetos-praga e nematoides, os relatos de quebra de resistência das cultivares, as associações ambientais (bióticos e abióticos), o pequeno número de genes caracterizados e introgredidos, bem como a alta complexidade da resposta da planta ao estresse, torna-se imperativo a busca de novos genes/moléculas envolvidos com resistência e tolerância a pragas e a seca, respectivamente, e a sua piramidização em cultivares adaptadas a diferentes condições edafoclimáticas.
Neste contexto, o "INCT Biotec Seca-Pragas" se propõe a integrar diversos grupos de pesquisa do País, com parcerias internacionais, com experiência na área de fisiologia vegetal, transcriptoma, epigenética, proteômica, bioinformática e genômica funcional, com o objetivo de criar uma rede multidisciplinar e multinstitucional de excelência nacional e internacional para gerar ativos biotecnológicos aplicáveis às culturas de milho, soja e algodão, visando a tolerância à seca e ao controle das pragas (Meloidogyne spp, H. armigera e S. frugiperda). A proposta inclui a utilização de diferentes abordagens focadas na prospecção, isolamento, caracterização e validação funcional de genes/moléculas, envolvidos com a resistência/defesa às pragas e com a tolerância ao déficit hídrico e suas ações incluem:
(i) prospecção de genes/moléculas envolvidos na resistência/tolerância a estresses específicos e combinados em plantas nativas, e em genótipos contrastantes resistentes/tolerantes, por intermédio da elucidação dos mecanismos e vias de sinalização a estresses;
(ii) prospecção de genes/moléculas envolvidos com a defesa e o parasitismo das pragas alvo;
(iii) busca de promotores responsivos a seca e a infecção por estes parasitas, e de small RNAs envolvidos na regulação de genes de interesse;
(iv) uso de diferentes estratégias (superexpressão de moléculas e/ou silenciamento gênico, via iRNA) no estudo e validação da função biológica, em sistemas modelo;
(v) desenvolvimento de novos inseticidas/nematicidas nanoencapsulados, a partir de moléculas validadas;
(vi) geração de produtos biotecnológicos - Prova de conceito em plantas alvo (milho, soja e algodão).
(iv) avaliação de desempenho a campo das plantas alvo.
Os ativos gerados serão oportunamente utilizados para o desenvolvimento de produtos biotecnológicos, como bioinseticidas e plantas geneticamente modificadas de soja, algodão e milho com tolerância/resistência múltipla aos estresses em estudo (piramidização). Além dos ativos gerados nesse projeto, o conhecimento mais aprofundado dos fatores moleculares e fisiológicos relacionados à tolerância a seca e sua interação com as pragas e demais estresses ambientais, contribuirão para a prevenção, mitigação e adaptação a impactos previstos pelas mudanças climáticas.
Em paralelo à sua agenda científica, a equipe do INCT formada por pesquisadores de cinco unidades da Embrapa e professores de cinco Universidades Federais (UnB; UFRJ; UFRGS, UFC e UFPel), juntamente com seus colaboradores dos setores público e privado, se propõe a focar também seus esforços na capacitação, no País e no exterior, de estudantes e profissionais nas áreas afins de sua atuação, em particular em biotecnologia, genômica e bioinformática. Ações serão também engendradas para fortalecer a unificação e internacionalização de currículos dos cursos de Graduação e Pós-graduação envolvidos no INCT, assim como a ampliação da visibilidade e inserção internacional de suas equipes. Essa sólida base de pesquisa e formação de recursos humanos, assim integrada, atuará em constante interação com a sociedade, transferindo e divulgando os conhecimentos e tecnologias gerados no âmbito do INCT.
Uma vez constituída e estabelecida, a rede de pesquisa e ensino do "INCT Biotec Seca-Pragas" poderá ser acessada por alunos e profissionais de outras instituições brasileiras e estrangeiras, em particular àquelas não consolidadas. No futuro, a rede INCT formada poderá ser utilizada não somente para geração de ativos biotecnológicos aplicados a seca e pragas em soja, algodão e milho, mas também para outras características agronômicas importantes (qualidade de sementes e frutos, aumento do valor nutricional, entre outras) e para outras culturas relevantes para o agronegócio brasileiro.

Equipe:

1 - MARIA FATIMA GROSSI DE SA - Pesquisador Interno
2 - Rogerio Margis - Pesquisador Externo
3 - ROSANGELA VIEIRA DE ANDRADE - Pesquisador Interno

Orçamento Aprovado:

Material de Consumo	R$ 200.000,00
Valor Total	R$ 200.000,00

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