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A agricultura é a base do sistema de abastecimento de alimentos no mundo, e os impactos causados pelas mudanças climáticas e crises energéticas têm comprometido a cadeia produtiva de fertilizante e a disponibilidade de alimentos. O mercado de bioestimulantes/biofertilizantes deve atingir cerca US$ 5.25 bilhões em 2027 e as principais empresas do setor são: Isagro (Itália), Valagro (Itália-Índia), Italpollina (Itália), Koppert Biological Systems (Holanda), Acadian Seaplants (Canadá), Biolchim (Itália), Valent BioSciences Corporation (EUA), Certis (EUA), Bioworks (EUA) e Stockton (Israel). É importante ressaltar que todos os bioestimulantes comercializados pelas referidas empresas são à base de extratos de algas, substâncias húmicas, fungos e bactérias. Portanto, as tecnologias aqui propostas podem contribuir para reduzir a dependência externa de insumos agrícolas essenciais, uma vez que o Brasil importa cerca de 80% dos fertilizantes, além de melhorar a competitividade dos produtos brasileiros em um setor altamente competitivo e lucrativo. As tecnologias propostas neste projeto apresentam as seguintes vantagens: (1) Tecnologia limpa com baixo custo de fabricação e geração de um bioproduto de alto valor agregado; (2) Bioproduto aplicável a qualquer condição de cultivo; (3) Bioproduto que pode contribuir para a redução dos custos com alimentação; (4) Bioproduto capaz de aumentar a produtividade e a qualidade nutricional dos grãos; (5) Bioproduto gerado a partir de matérias-primas de baixo-custo e encontradas no mercado nacional.

- Síntese dos C-dots a partir de biomassa de Spirulina;
- Estrutura química, distribuição de tamanho e fotoluminescência dos C-dots;
- Solubilidade dos C-dots;
- Material vegetal: sementes de arroz (Oryza sativa L. ssp. indica - cultivar IRGA 431 CL) e de feijão-comum (Phaseolus vulgaris L. - cultivar Triunfo) serão esterilizadas superficialmente e germinadas por quatro dias em uma incubadora BOD (28ºC) em placas de Petri contendo papel umedecido com água destilada. Após a germinação, as plântulas serão transferidas para sistema de hidroponia com solução nutritiva (Ricachenevsky et al. 2011), sendo mantidas por 20-30 dias em uma câmara de crescimento de plantas com iluminação e temperatura controlados;
- Incorporação dos C-dots no meio hidropônico;
- Comprovação da absorção pelas raízes e transporte dos C-dots para as folhas;
- Avaliação do desenvolvimento das plantas;
- Avaliação de parâmetros agronômicos;
- Quantificação de micronutrientes em grãos de arroz e feijão;
- Efeito dos C-dots na indução de tolerância a fatores de estresse;
- Quantificação de clorofila;
- Fluorescência da clorofila;
- Localização de espécies reativas de oxigênio e de perda de integridade de membrana plasmática;
- Carbonilação proteica;
- Peroxidação lipídica;
- Síntese dos C-dots modificados com macro e micronutrientes a partir de biomassa de Spirulina;
- Extração de proteínas dos tecidos vegetais;
- Digestão e preparação das proteínas extraídas;
- Espectrometria de massas;
- Análises de bioinformática;
- Análises de metabolômica;
- Análise estatística.

1) Fornecer novos subsídios para a compreensão dos mecanismos moleculares e fisiológicos envolvidos no efeito biofertilizante, bioestimulante e bioprotetor de nanopartículas de carbono (C-dots) produzidas a partir de Spirulina aplicadas em plantas de arroz e feijão, produzindo resultados inéditos e publicando-os em revistas científicas. Indicador: publicação de pelo menos três artigos científicos em revistas internacionais com Qualis superior (A1 ou A2) na área de Biotecnologia, além do depósito de uma patente no INPI.
2) Contribuir no desenvolvimento de estratégias para a produção sustentável de plantas de arroz e feijão, através da geração de um bioproduto capaz de estimular a produção de grãos em plantas de arroz e feijão, mesmo em condições de estresse ambiental, além de estimular o transporte de nutrientes para os grãos de plantas de arroz e feijão, resultando em plantas biofortificadas com maior valor nutricional. Indicador: apresentar uma opção sustentável para a substituição do uso de fertilizantes químicos nas lavouras de arroz e feijão por uma estratégia biotecnológica utilizando um bioproduto baseado em nanopartículas de carbono.
3) Treinar alunos de graduação e pós-graduação no uso de técnicas modernas de fisiologia vegetal, biologia molecular e de bioinformática, no uso de métodos científicos para a formulação de hipóteses, desenho de experimentos, execução e análise crítica dos resultados, bem como na sistemática de trabalho da pesquisa científica. Indicador: apresentação de trabalhos/artigos em reuniões periódicas com todo o grupo de pesquisa, bem como apresentações de resumos/pôsteres em congressos científicos nacionais e internacionais.