Sugarcane and climate changes : effects of 'CO IND. 2 enrichment atmosphere in growth, development and carbohydrate metabolism in Saccharum ssp

Desde o início da Revolução Industrial as concentrações de CO2 atmosférico aumentaram em cerca de 30% e estimativas apontam que esta concentração poderá atingir aproximadamente 720 ppm até a metade deste século. Estudos sobre o efeito do alto CO2 no desenvolvimento de diversas espécies vegetais já foram realizados, porém poucos com espécies de gramíneas tropicais do tipo C4, como é o caso da cana-de-açúcar. Considerando a importância econômica da cana e seu potencial na obtenção de biocombustíveis é importante saber como esta cultura irá responder ao aumento previsto na concentração de CO2 atmosférico. Sendo assim, o objetivo deste trabalho foi estudar o efeito do aumento do CO2 atmosférico sobre o crescimento, desenvolvimento e metabolismo de carboidratos da cana-de-açúcar visando avaliar o potencial de seqüestro de carbono e o impacto das mudanças climáticas sobre a produtividade. Parâmetros fisiológicos, bioquímicos e moleculares foram analisados em plantas cultivadas em câmaras de topo aberto durante 50 semanas com atmosfera de CO2 ambiente (~370 ppm) e elevada (~720 ppm). Os principais resultados obtidos indicam incremento em altura, na taxa fotossintética e em biomassa de colmo e folhas das plantas cultivadas sob elevado CO2. Ao final das 50 semanas foi detectado no colmo das plantas crescidas em tais condições, um aumento no teor de sacarose, de fibras e no conteúdo de celulose. A análise do perfil de transcritos de folhas após 9 e 22 semanas de cultivo usando microarranjos revelou expressão diferencial de 37 genes, sendo que 14 foram reprimidos e 23 foram induzidos e correspondem principalmente a genes de fotossíntese e desenvolvimento. Nossos resultados indicam que a cultura da cana-de-açúcar tem capacidade para seqüestro de carbono e potencial para aumento na produtividade em condições de alta concentração de CO2Since the beginning of the Industrial Revolution, the concentrations of CO2 in the atmosphere increased about 30% and the current forecasts point out that this concentration will reach approximately 720 ppm until the middle of this century. Studies about the effect of CO2 on the development of several plant species have been performed. However, few studies have been performed with tropical grass species having photosynthesis C4, as is the case of sugar cane. Due to the economic importance of sugar cane and its high potential to obtain biofuel, it is important to known how this crop will respond to the forecasted increase in the CO2 concentration in the atmosphere. Therefore, the goal of this work was to study the effects of increased CO2 concentration on growth, development and carbohydrate metabolism of sugar cane aiming the evaluation of the potential of this specie for carbon sequestration and the impact of the global climatic change on its productivity. Physiological, biochemical and molecular features of these plants have been analyzed during 50 weeks of growth in Open-Top-Chambers (OTCs) with ambient (~370 ppm) and elevated (~720 ppm) CO2 concentrations. After 50 weeks of growth under these conditions, we observed an increase of sucrose content, fiber an also in cellulose contents in stems of plants grown under elevated CO2. The microarray analysis of the transcriptome of leaves was obtained after 9 and 22 weeks and revealed differential expression of 37 genes. Fourteen genes were repressed and 23 induced by elevated CO2. The latter correspond mainly to the processes of photosynthesis and development. Our results indicate that the sugar cane crop has a high potential for carbon sequestration and increase of productivity under elevated CO2 concentration