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Nas últimas décadas, a busca por fontes renováveis de energia tem despertado muito interesse. Com o crescimento da demanda de energia, a instabilidade dos preços de combustíveis fósseis e o aumento da preocupação com questões ambientais, principalmente a emissão de gases do efeito estufa e aumento de CO2 atmosférico, os biocombustíveis apresentam-se como uma alternativa promissora (Hill 2006). No Brasil, a cana-de-açúcar tem sido utilizada com sucesso por décadas para a produção de bioetanol a partir da sacarose estocada no colmo, denominado etanol de primeira geração. Estudos sobre a cadeia produtiva demonstraram que o bioetanol de cana-de-açúcar gera uma diminuição significativa na emissão de gases do efeito estufa, chegando a 80% de redução em comparação à gasolina (Macedo et al. 2008; OECD 2008). O Brasil é o segundo maior produtor de bioetanol, com 23,6 bilhões de litros na safra 2012/2013 (Conab 2013), perdendo apenas para o bioetanol de milho dos EUA (Unica 2012), mas a eficiência energética da produção de bioetanol de cana-de-açúcar é de 5 a 8 vezes superior à de milho

(Goldemberg 2008). Além disso, o desenvolvimento de novas tecnologias está tornando possível a produção de etanol a partir de resíduos vegetais (por exemplo, bagaço da cana, palha de milho, madeira, etc), também conhecido como etanol celulósico, de segunda geração ou biocombustível avançado. Nessa tecnologia, a biomassa presente no bagaço é hidrolisada liberando carboidratos que serão fermentados para produzir bioetanol (Amorim

et al. 2011). Potencialmente, a utilização do bagaço pode aumentar em 40-50% a produção

atual de bioetanol de cana-de-açúcar (Waclawovsky et al. 2010).

Uma vez que a biomassa vegetal é constituída basicamente de parede celular, estratégias visando o aumento da deposição de parede celular poderão aumentar a densidade da biomassa produzida (Yang et al. 2013) reduzindo os custos de transporte, os quais contribuem significativamente para o preço da biomassa destinada às biorrefinarias (Kumar et al. 2005; Searcy et al. 2007). Nesse contexto, plantas C4, como cana-de-açúcar, milho, Miscanthus e sorgo, destacam-se por ter maior eficiência fotossintética e, consequentemente, pelo maior potencial para acúmulo de biomassa (Ming et al. 2006; de Siqueira Ferreira et al. 2013). Dentre essas, a cana-de-açúcar se destaca por ter menores requerimentos de adubos nitrogenados e por ser cultivada de forma semi-perene, podendo ser utilizada durante sete ou mais safras sem a necessidade de replantio, diminuindo, assim, os custos de produção (Buckeridge et al. 2010). Entretanto, algumas questões de sustentabilidade afetam diretamente o desenvolvimento de culturas dedicadas à produção de bioenergia, principalmente em relação à competição por áreas cultiváveis com a produção de alimentos, podendo afetar a segurança alimentar dos países produtores. Com isso, culturas dedicadas a biocombustíveis devem apresentar características que as permitam ser cultivadas em áreas marginais, diminuindo a competição por área para a produção de alimentos (Somerville et al. 2010; Byrt et al. 2011; Sang 2011).

A parede celular vegetal evoluiu para garantir rigidez e resistência ao ataque de patógenos, sendo, portanto, recalcitrante à hidrólise enzimática, o que acarreta um problema para a produção de etanol celulósico (Himmel et al. 2007). Os principais constituintes da parede celular vegetal são a celulose, hemicelulose, pectinas e lignina. Destes, a lignina, o único componente não formado por carboidratos, é um polímero hidrofóbico altamente ramificado que está entrelaçado com a hemicelulose conferindo força e rigidez à parede celular (Carpita 1996; Boerjan et al. 2003). Por esta razão, a lignina impede o acesso das enzimas hidrolíticas aos carboidratos de parede. Adicionalmente, seus produtos de degradação podem ser inibitórios para enzimas e processos de fermentação (Keating et

al. 2006). Isso faz com que a lignina seja considerada um dos principais obstáculos para a

produção de etanol celulósico (Vanholme et al. 2008). Por outro lado, a lignina tem alto valor calorífico (White 1987; Raveendran & Ganesh 1996), possuindo em média 30% mais energia que carboidratos celulósicos (Shafizadeh & Chin Peter P 1977; White 1987), e pode ser usada como matéria prima para diversos produtos químicos de alto valor agregado, como dimetilsulfóxido (DMSO) e vanilina (Calvo-Flores & Dobado 2010), sendo um interessante biopolímero com aplicações biotecnológicas e comerciais.

Recentemente, iniciou-se o desenvolvimento de um novo tipo de cana, denominada cana energia, com menor acúmulo de sacarose e melhores características adaptativas, voltada para produção de biomassa. Entretanto, além do melhoramento genético, de maneira geral, estar focado em acúmulo de sacarose, os ganhos de produtividade a cada nova variedade lançada pelos programas de melhoramento estão se tornando cada vez menores, aproximando-se de um estado estacionário (Dal-Bianco et al. 2012). Provavelmente, a base genética estreita das variedades comerciais atuais pode ser uma das causas desse fenômeno. Por outro lado, os valores teóricos máximos de produtividade de

cana-de-açúcar chegam a 381 ton/ha, longe da média mundial atual de 84 ton/ha (Waclawovsky et al. 2010). Nesse cenário, é importante buscar por novas características, genes ou promotores para ajudar a contornar este problema, introduzido-os nas futuras cultivares comerciais, seja via transgenia ou por melhoramento genético assistido por marcadores moleculares, para o desenvolvimento de novas variedades com as características desejadas, incluindo a cana energia.

Visto que existe uma grande variabilidade genética nas espécies de Saccharum (Tai & Miller 2002) e as espécies ancestrais de cana-de-açúcar possuem diversas características de interesse, aumenta-se a relevância de estudá-las para identificar os alvos moleculares e introduzi-los no melhoramento e no desenvolvimento da cana energia de uma forma mais direcionada. Até o presente, estudos moleculares com espécies ancestrais de cana-de-açúcar estão mais focados na identificação de marcadores moleculares e polimorfismos (Silva et al. 1993; Ming et al. 2002; Aitken et al. 2007; Li et al. 2011; Bundock et al. 2012), genotipagem e filogenia (Pan et al. 2000; Takahashi et al. 2005; Khan et al. 2009; Chang et al. 2012), mapeamento de cromossomos (D Ho tà ; Ha et al. 1999; Piperidis et al. 2010) e apenas um estudo sobre miRNAs (Zanca et al. 2010) e um sobre transposons (Rossi et al. 2004). Contudo, nenhum estudo foi realizado englobando a expressão gênica, fisiologia e características agronômicas como descrito no presente trabalho.