A biotecnologia agrícola moderna caracteriza-se pela utilização de técnicas de isolamento e manipulação de DNA, para desenvolver plantas com características específicas mais desejáveis. O DNA foi isolado, caracterizado e identificado como o material genético responsável pela herança genética em 1953, e foram necessários 30 anos de pesquisa com DNA para culminar com a obtenção das primeiras plantas transgênicas, por grupos dos EUA e da Bélgica, que relataram o desenvolvimento de plantas de tabaco com genes introduzidos, que lhes conferia resistência a antibióticos.

Vinte e cinco anos após este marco, a biotecnologia agrícola é um sucesso comercial. Mundialmente, foram cultivadas, em 2007, 114 milhões de hectares com espécies transgênicas. O cultivo de transgênico é a face mais visível da biotecnologia agrícola e estes produtos são resultados de muitos anos de pesquisa. Atualmente, são cultivados comercialmente variedades transgênicas de soja, milho, algodão, canola, papaya, tomate, pimentão e petúnia em 23 países.

No Brasil, foram cultivados em 2007, quinze milhões de hectares de espécies transgênicas, um crescimento de 30%, em relação ao ano anterior. O melhoramento genético de cana-de-açúcar também se prepara para se beneficiar do potencial da biotecnologia. Pesquisas neste sentido tiveram início no Brasil nos anos 90, quando o CTC estabeleceu um programa interno de biotecnologia e também criou o Consórcio Internacional de Biotecnologia de Cana-de-Açúcar - ICSB.

Através de sua participação no consórcio, que hoje congrega 15 instituições de pesquisa de cana-de-açúcar em 13 países, o CTC desenvolveu sistemas para mapear cana com marcadores de DNA e estabeleceu tecnologia para a transformação genética da cana. Projetos de pesquisa do ICSB, desenvolvidos pela pesquisadora Dra. Angelique D’Hont do CIRAD, França, foram importantes para desvendar a complexa constituição genética das variedades modernas de cana.

Os trabalhos mostraram que espécies originais de cana Saccharum officinarum representam 85% da constituição genética das variedades hoje cultivadas, enquanto que as espécies selvagens Saccharum spontaneum contribuem com 15% do patrimônio genético de variedades modernas. Este estudo assume importância nos programas de melhoramento atuais, especialmente naqueles que buscam desenvolver variedades de mais biomassa total para fins energéticos e poderiam se beneficiar do crescimento mais “agressivo” de espécies selvagens, como a Saccharum spontaneum.

As pesquisas de mapeamento genético também foram importantes para entender como a cana compara-se geneticamente com outras espécies, como o sorgo, o milho e o arroz. Trabalhos de mapeamento genético comparativo, realizados pelo grupo do Dr. Andrew Paterson da Universidade da Georgia, EUA, demonstraram ser possível utilizar mapas genéticos de outras culturas, principalmente do sorgo e do milho, para encontrar genes importantes para a cana.

Estudos de mapeamento genético com marcadores moleculares de última geração, mais especificamente os denominados Simple Sequence Repeat - SSR, e Single Nucleotide Polymorphism - SNP, já sinalizam a possibilidade de utilizar os mesmos em programas de seleção assistida por marcadores, o que aumentará significativamente a eficiência de seleção dos programas de melhoramento genético clássicos de cana.

Programas de melhoramento da Austrália, da África do Sul, das Ilhas Maurício e do CTC já utilizam estes marcadores para caracterizar suas variedades e auxiliar na seleção de variedades resistentes a doenças. Nos anos 90, o CTC também identificou a necessidade de desenvolver a biotecnologia de cana no país, principalmente em relação à capacitação de recursos humanos.

Em 1998, em colaboração com a Fapesp, idealizou, financiou e participou do Programa do Genoma da Cana Sucest. Este programa mobilizou mais de 200 pesquisadores, de mais de 30 grupos de pesquisa de universidades e instituições nacionais. Em três anos, estes grupos geraram significativo conhecimento em biotecnologia de cana-de-açúcar. Foram seqüenciados 238 mil fragmentos de DNA expressos, representando, aproximadamente, 40 mil genes de cana.

Entre estas sequências, foram identificados genes que atuam no sistema de defesa da cana contra microrganismos patogênicos, genes que compõem os passos metabólicos para a produção de açúcares, genes envolvidos na biosíntese de lignina, genes associados a transporte de nutrientes na planta, genes responsáveis pela tolerância da cana ao alumínio tóxico e outros numerosos genes presentes nas mais diversas cadeias fisiológicas da cana.

Este esforço brasileiro colocou a cana entre as culturas mais estudadas, do ponto de vista molecular. Muita informação sobre a composição genético-molecular da cana foi obtida. No programa de biotecnologia do CTC, vários genes, identificados a partir do Projeto Sucest, têm sido manipulados superexpressando-os ou silenciando-os, para criar variedades mais produtivas e tolerantes a estresses abióticos.

A biotecnologia também permite o uso de genes exóticos na cana. Genes de origem bacteriana têm sido introduzidos em várias culturas para torná-las resistentes a pragas. O CTC tem demonstrado a eficiência desta tecnologia para o controle da broca Diatraea saccharalis em cana, e certamente estará entre os primeiros transgênicos de cana a serem lançados comercialmente, em futuro próximo. A pesquisa biotecnológica em cana desenvolve-se em ritmo acelerado. O interesse mundial pela cana como cultura energética tem atraído novos investimentos em pesquisa biotecnológica no CTC, que exerce papel importante em estabelecer sistemas de produção eficientes e sustentáveis.