Made available in DSpace on 2016-01-26T18:56:24Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao Erick Malheiros Rampazo.pdf: 869941 bytes, checksum: 6f760360c060fbd7ebd38e062e72f423 (MD5) Previous issue date: 2011-11-29 / The Brazil is the largest producer of sugarcane and sugarcane´s ethanol, and attracting worldwide interest because of the diversity of products that it can be produced. The ethanol derived from sugarcane is shown as an energy alternative to oil, being a source of renewable energy and less polluting. The aim of the research will evaluate the effect of straw deposited in the soil, stumps of sugarcane, RB 86 7515 cultivar was planted in two different systems (windrow and groove) and received different treatment of the hydrogel polymer (0,00; 26,66; 53,33 e 80,00 kg ha-1), in the levels of the enzyme polyphenoloxidase (PPO) and peroxidase (POD). The RB 86 7515 cultivar was planted in december 2007, harvested june 2009 (18 months), the monitoring installed this cultivar was at Presidente Prudente´s conditions, Campus II, UNOESTE. The soil of the experiment was characterized as Ultisol Red Yellow Distroferric typical to moderate, medium-loamy texture (Embrapa, 1999). The climate is classified as Aw, with the summer rainy season and dry season in winter. The levels of polyphenol oxidase and peroxidase were evaluated during the harvest period. The experiment consisted of five lines with five meters long, with spacing of 1.5 (area of 37.5 m2) the samples were collected at three internal lines and analyzed, ignoring the first and last meters of the extremities. This area was sampled randomly a stem, which removed the first internode from the top. (First bud without green leaves). The synthetic polymer added to the soil promotes changes in the studied enzymes. The coverage with crop residue does not promote changes in the studied enzymes. The planting system does not promote changes in the studied enzymes. The enzymes showed enzymatic activity changes in vegetative cycle. / O Brasil é o maior produtor de cana-de-açúcar e álcool de cana, e atrai interesse mundial devido à diversidade de produtos que dela podem ser produzidos.O etanol derivado da cana-de-açúcar mostra-se como alternativa energética ao petróleo, por ser uma fonte de energia renovável e menos poluente. O objetivo da pesquisa foi avaliar o efeito do palhiço depositado no solo, em soqueiras de cana-de-açúcar, cultivar RB 86 7515 plantadas em dois sistemas diferentes (leira e sulco) e que recebeu tratamentos diferenciados do polímero hidrogel (0,00; 26,66; 53,33 e 80,00 kg ha-1), nos teores das enzimas polifenoloxidase (PFO) e peroxidase (POD). A cultivar RB 86 7515 foi plantada em dezembro de 2007 e colhida em junho 2009 (18 meses), o acompanhamento desta variedade instalada, foi nas condições edafoclimáticas de Presidente Prudente no Campus II da UNOESTE. O solo do experimento classifica-se como Argissolo Vermelho-Amarelo Distroférrico, típico a moderado, textura médio-argilosa (Embrapa, 1999). O clima da região se classifica em Aw, sendo a estação chuvosa no verão e estação seca no inverno. Avaliou o teor de polifenoloxidase e peroxidase durante o período safra. A parcela foi constituída de cinco linhas com cinco metros de comprimento, sendo o espaçamento de 1,5 (área de 37,5 m2) as amostras foram coletadas nas três linhas internas, desprezando o primeiro e o ultimo metro das extremidades. Foram amostrados aleatoriamente colmos, sendo retirado o primeiro entrenó da parte superior. (primeiro colmo sem folhas verdes). O Polímero sintético adicionado ao solo promove alterações nas enzimas estudadas. Cobertura com palhiço não promove alterações nas enzimas estudadas. O sistema de plantio não promove alterações nas enzimas estudadas. As enzimas apresentam alterações de atividade enzimatica no ciclo.

Made available in DSpace on 2016-01-26T18:56:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Larissa Carolina Goncalves Neves.pdf: 259055 bytes, checksum: a60f7f2a734613ce2032e65e7c79945e (MD5) Previous issue date: 2013-10-09 / In the specific case of sugarcane, producers in Brazil are currently paid by the content of total recoverable sugars (TRS) in the raw material when it reaches the industry. The according CONSECANA: TRS = 9.6316 *PC +9.15 * RSS, where PC is the Pol in cane (apparent sucrose) and RSS are reducing sugars in sugarcane (glucose + fructose). The objective this research was to propose changes in the procedures used to mathematically determine the TRS, estimating the calorific value of moist cake and weight of moist cake. The final model is then proposed: TRS = 25.9892 + 0.02172*CVmc*WMC+0.536*WMC 4.14*CVmc + + 4.8158*PC + 4.575*RSS. Thus we obtain the TRS calculated according to the calorific value of moist cake (CVmc), weight of moist cake (WMC), Pol cane (PC) and the reducing sugars in sugarcane (RSS). This form is included in the estimation of TRS, the calorific value of moist cake, which reflects the bioenergy of fiber, weight of moist cake that estimates sugarcane fiber, in addition to existing factors Pol cane and reducing sugars in sugarcane. In the proposed model, the estimated values of TSR were 11.08% higher than the estimated values in the CONSECANA model. / No caso particular da cana-de-açúcar, os produtores são remunerados atualmente no Brasil, pelo teor de açúcares totais recuperáveis (ATR), que a matéria-prima apresenta ao chegar à indústria. Segundo CONSECANA: ATR = 9,6316*PC+9,15*AR, onde PC é a Pol da cana (sacarose aparente) e ARC são os açúcares redutores da cana (glicose +frutose). O objetivo da pesquisa foi propor alterações nos procedimentos utilizados para determinação matemática do ATR, estimando pelo poder calorífico do bolo úmido e peso do bolo úmido. O modelo final proposto fica então: ATR = 25,9892 + 0,02172* PCbu* PBU +0,536* PBU 4,14* PCbu + 4,8158*PC + 4,575* ARC. Assim tem-se o ATR calculado em função do Poder calorífico do bolo úmido (PCbu), peso do bolo úmido (PBU), Pol da cana (PC) e Açúcares Redutores da Cana (ARC). Desta forma inclui-se na estimativa dos valores de ATR o Poder calorífico do bolo úmido, que reflete a bioenergia da fibra, peso do bolo úmido que estima a fibra da cana, alem dos fatores já existentes, Pol da cana e Açúcares Redutores da cana. O modelo proposto estimou valores de ATR 11,08% superiores que o modelo Consecana.

Made available in DSpace on 2016-07-18T17:51:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao.pdf: 522956 bytes, checksum: d101f87ae1a8c7420ba8560bf5fd3f0c (MD5) Previous issue date: 2011-03-17 / The Brazilian production of sugar cane in the harvest that begins in 2010 is estimated at 664.34 million tonnes grown on 20.0 million acres. This volume exceeds 9.9% in the last harvest, or 59.82 million tons additional. The South-Central region accounts for 90% of the crop in Brazil and Sao Paulo state is expected to 384.6 million tonnes in an area of 10.9 million acres. The cultivars can produce unwanted features, such as problems in the regrowth, lower productivity, lower sugar content, the occurrence of pith, among others, these problems can usually be associated with climatic factors. Most of the areas planted with sugar cane in western São Paulo state are subject to moisture stress. In order to study the reduction or elimination of problems arising from water stress, was investigated the interaction of soil conditioner (hydrogel polymer) with the addition of straw in two tillage systems. The experiment was located on the campus II of UNOESTE , whose soil was characterized as Acrisol Distroferric typical A moderate, medium-textured clay. The climate is classified as Aw, and the summer rainy season and dry season in winter. The variety RB 86 7515 was planted on December 2007 and harvested in June 2009 (18 months), sprouting of this cultivar was used in the study, statistical scheme was split-plot (2x4), two planting systems used in 2007 when the installation process of culture (windrow and grooves), were four doses of hydrogel polymer, (0, 10.79, 21.58 and 32.38 kg of polymer per acres) plots with the dose of polymer, were divided into four treatments with straw in ratoon sugarcane (no leaves, dry leaves, the dose of 2.02 t acres-1, green leaves, at a dose of 6.75 t acres-1, mixture of green leaves and more leaves at a dose of 8.77 t acres-1). To check the moisture in the soil for different treatments, we performed the analysis directly in the soil in each plot using TDR instrument with rods of 0.20 m. To measure the temperature of the soil in each plot, we used analog thermometer deep, with stems to 0.20 m, making the measurement in lines and in between lines. The biometric analysis were: height of tillers, average stem diameter, number of tillers per meter, number of leaves positive, negative, dry leaves and number of leaves. Were performed using analysis of solids and made the determination of technological parameters (Fiber, Pol. Brix, RS, and TRS). Were analyzed for total biomass yield, stalk yield and productivity of trash. All data were subjected to analysis of variance (ANOVA, p <0.05) and the comparison test of means Scott-Knott (p <0.05). The planting in windrow promoted greater tillering, reaching optimal values, also caused higher temperatures in the soil, both on line and in between lines, provided smaller values of TRS compared with traditional cropping system in the groove and did not cause differences in productivity values. The use of polymer showed higher vegetative growth, higher productivity, higher values of RS especially when using mixed coverage. The use of polymer did not alter the levels of soil moisture and decreased temperature in the line as the leading, resulted in higher leaf production due to use of polymer. The use of cover, mainly leaves mixed in a greater biometric growth, especially in the planting furrow, equaled the TRS between Windrow and groove, which was always smaller than in windrow, promoted greater soil moisture in both windrow and in the groove, between the lines this occurred only to groove. The fiber content was higher in bare soil using polymer. The use of cover resulted in lower temperatures both windrow and in the groove. / A produção brasileira de cana-de-açúcar, na safra que iniciou em 2010, está estimada em 664,34 milhões de toneladas cultivados em 8,1 milhões de hectares. Esse volume supera em 9,9% a colheita passada, ou seja, 59,82 milhões de toneladas adicionais. A região Centro-Sul é responsável por 90% da colheita no País e em São Paulo espera-se 384,6 milhões toneladas em uma área de 4,4 milhões de hectares. Os cultivares podem apresentar características não desejadas, como problemas na rebrota, menor produtividade, menor teor de açúcar, ocorrência de isoporização, entre outros. Normalmente estes problemas podem estar associados a fatores climáticos. A maioria das áreas plantadas com cana-de-açúcar na região oeste do estado de São Paulo está sujeita à ocorrência de veranico. Com o intuito de estudar a redução ou eliminação dos problemas oriundos do estresse hídrico, foi pesquisada a interação de condicionadores de solo (polímeros hidroabsorventes) com a adição de palhiço em dois sistemas de plantio. O experimento foi implantado no Campus II da UNOESTE, cujo solo foi caracterizado como Arenoso Vermelho-Amarelo Distroférrico, típico A moderado, textura médio-argilosa. O clima da região se classifica em Aw, sendo a estação chuvosa no verão e estação seca no inverno.O cultivar RB 86 7515 foi plantado em dezembro de 2007 e colhido em junho de 2009 (18 meses) e a soqueira deste cultivar foi utilizada no estudo. O esquema estatístico foi o de parcelas subdivididas (2x4) sendo dois os sistemas de plantios utilizados, em 2007, quando do processo de instalação da cultura (leira e sulco) quatro foram às doses do polímero hidroabsorvente, ( 0; 26,67; 53,33 e 80,00 kg do polímero por hectare). As parcelas com as doses utilizadas de polímero, foram subdivididas em quatro tratamentos com palhiço, na soqueira da cana (sem folhas, folhas secas, na dose de 5 t ha-1, folhas verde, na dose de 16,67 t ha-1, e mistura de folhas verdes mais folhas secas, na dose de 21,67 t ha-1). Para verificar a umidade presente nos diferentes tratamentos, foram efetuadas análises diretamente no solo, em cada subparcela utilizando aparelho TDR com hastes de 0,20 m. Para aferição da temperatura do solo, em cada subparcela, utilizou-se termômetro analógico de profundidade, com hastes de 0,20 m, realizando a medição na linha e na entrelinha da cultura. As análises biométricas realizadas foram: Altura dos perfilhos, Diâmetro médio colmo, Número de perfilhos por metro linear, Número de folhas positivas,folhas negativas, folhas secas e número de folhas totais. No caldo Foram realizadas as análises de brix e realizada na cana a determinação dos parâmetros tecnológicos (Fibra, Pol. Brix. AR, e ATR). Analisou-se produtividade de biomassa total, produtividade de colmos e produtividade de palhiço. Todos os dados foram submetidos à análise de variância (ANOVA, p<0,05) e ao teste de comparação de médias Scott-Knott (p<0,05). O plantio em leira promoveu maior perfilhamento, atingindo valores ideais. As temperaturas no solo, tanto na linha como na entrelinha, foram iguais para leira e sulco. O plantio em leira proporcionou menores valores de ATR, quando comparado com sistema de plantio tradicional, em sulco, e não proporcionou diferenças nos valores de produtividades. A utilização de polímero proporcionou maior desenvolvimento vegetativo, maiores produtividades, valores maiores de AR, principalmente quando utilizando cobertura mista. A utilização de polímero alterou os teores de umidade do solo para plantio em sulco e diminuiu a temperatura, tanto na linha como na entrelinha, para ambos os plantios. Ocorreu maior produção de folhas devido ao uso do polímero. A utilização de cobertura, principalmente folhas misturadas, proporcionou maior crescimento biométrico, no plantio em sulco, igualou o ATR entre leira e sulco, que sempre foi menor em leira, promoveu maior umidade do solo para plantio em sulco. O teor de fibra foi maior em solo nu com a utilização de polímero. O uso de cobertura proporcionou menores temperaturas tanto em leira como em sulco.

Made available in DSpace on 2016-07-18T17:51:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao Erick Malheiros Rampazo.pdf: 869941 bytes, checksum: 6f760360c060fbd7ebd38e062e72f423 (MD5) Previous issue date: 2011-11-29 / The Brazil is the largest producer of sugarcane and sugarcane´s ethanol, and attracting worldwide interest because of the diversity of products that it can be produced. The ethanol derived from sugarcane is shown as an energy alternative to oil, being a source of renewable energy and less polluting. The aim of the research will evaluate the effect of straw deposited in the soil, stumps of sugarcane, RB 86 7515 cultivar was planted in two different systems (windrow and groove) and received different treatment of the hydrogel polymer (0,00; 26,66; 53,33 e 80,00 kg ha-1), in the levels of the enzyme polyphenoloxidase (PPO) and peroxidase (POD). The RB 86 7515 cultivar was planted in december 2007, harvested june 2009 (18 months), the monitoring installed this cultivar was at Presidente Prudente´s conditions, Campus II, UNOESTE. The soil of the experiment was characterized as Ultisol Red Yellow Distroferric typical to moderate, medium-loamy texture (Embrapa, 1999). The climate is classified as Aw, with the summer rainy season and dry season in winter. The levels of polyphenol oxidase and peroxidase were evaluated during the harvest period. The experiment consisted of five lines with five meters long, with spacing of 1.5 (area of 37.5 m2) the samples were collected at three internal lines and analyzed, ignoring the first and last meters of the extremities. This area was sampled randomly a stem, which removed the first internode from the top. (First bud without green leaves). The synthetic polymer added to the soil promotes changes in the studied enzymes. The coverage with crop residue does not promote changes in the studied enzymes. The planting system does not promote changes in the studied enzymes. The enzymes showed enzymatic activity changes in vegetative cycle. / O Brasil é o maior produtor de cana-de-açúcar e álcool de cana, e atrai interesse mundial devido à diversidade de produtos que dela podem ser produzidos.O etanol derivado da cana-de-açúcar mostra-se como alternativa energética ao petróleo, por ser uma fonte de energia renovável e menos poluente. O objetivo da pesquisa foi avaliar o efeito do palhiço depositado no solo, em soqueiras de cana-de-açúcar, cultivar RB 86 7515 plantadas em dois sistemas diferentes (leira e sulco) e que recebeu tratamentos diferenciados do polímero hidrogel (0,00; 26,66; 53,33 e 80,00 kg ha-1), nos teores das enzimas polifenoloxidase (PFO) e peroxidase (POD). A cultivar RB 86 7515 foi plantada em dezembro de 2007 e colhida em junho 2009 (18 meses), o acompanhamento desta variedade instalada, foi nas condições edafoclimáticas de Presidente Prudente no Campus II da UNOESTE. O solo do experimento classifica-se como Argissolo Vermelho-Amarelo Distroférrico, típico a moderado, textura médio-argilosa (Embrapa, 1999). O clima da região se classifica em Aw, sendo a estação chuvosa no verão e estação seca no inverno. Avaliou o teor de polifenoloxidase e peroxidase durante o período safra. A parcela foi constituída de cinco linhas com cinco metros de comprimento, sendo o espaçamento de 1,5 (área de 37,5 m2) as amostras foram coletadas nas três linhas internas, desprezando o primeiro e o ultimo metro das extremidades. Foram amostrados aleatoriamente colmos, sendo retirado o primeiro entrenó da parte superior. (primeiro colmo sem folhas verdes). O Polímero sintético adicionado ao solo promove alterações nas enzimas estudadas. Cobertura com palhiço não promove alterações nas enzimas estudadas. O sistema de plantio não promove alterações nas enzimas estudadas. As enzimas apresentam alterações de atividade enzimatica no ciclo.

Made available in DSpace on 2016-07-18T17:51:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Larissa Carolina Goncalves Neves.pdf: 259055 bytes, checksum: a60f7f2a734613ce2032e65e7c79945e (MD5) Previous issue date: 2013-10-09 / In the specific case of sugarcane, producers in Brazil are currently paid by the content of total recoverable sugars (TRS) in the raw material when it reaches the industry. The according CONSECANA: TRS = 9.6316 *PC +9.15 * RSS, where PC is the Pol in cane (apparent sucrose) and RSS are reducing sugars in sugarcane (glucose + fructose). The objective this research was to propose changes in the procedures used to mathematically determine the TRS, estimating the calorific value of moist cake and weight of moist cake. The final model is then proposed: TRS = 25.9892 + 0.02172*CVmc*WMC+0.536*WMC 4.14*CVmc + + 4.8158*PC + 4.575*RSS. Thus we obtain the TRS calculated according to the calorific value of moist cake (CVmc), weight of moist cake (WMC), Pol cane (PC) and the reducing sugars in sugarcane (RSS). This form is included in the estimation of TRS, the calorific value of moist cake, which reflects the bioenergy of fiber, weight of moist cake that estimates sugarcane fiber, in addition to existing factors Pol cane and reducing sugars in sugarcane. In the proposed model, the estimated values of TSR were 11.08% higher than the estimated values in the CONSECANA model. / No caso particular da cana-de-açúcar, os produtores são remunerados atualmente no Brasil, pelo teor de açúcares totais recuperáveis (ATR), que a matéria-prima apresenta ao chegar à indústria. Segundo CONSECANA: ATR = 9,6316*PC+9,15*AR, onde PC é a Pol da cana (sacarose aparente) e ARC são os açúcares redutores da cana (glicose +frutose). O objetivo da pesquisa foi propor alterações nos procedimentos utilizados para determinação matemática do ATR, estimando pelo poder calorífico do bolo úmido e peso do bolo úmido. O modelo final proposto fica então: ATR = 25,9892 + 0,02172* PCbu* PBU +0,536* PBU 4,14* PCbu + 4,8158*PC + 4,575* ARC. Assim tem-se o ATR calculado em função do Poder calorífico do bolo úmido (PCbu), peso do bolo úmido (PBU), Pol da cana (PC) e Açúcares Redutores da Cana (ARC). Desta forma inclui-se na estimativa dos valores de ATR o Poder calorífico do bolo úmido, que reflete a bioenergia da fibra, peso do bolo úmido que estima a fibra da cana, alem dos fatores já existentes, Pol da cana e Açúcares Redutores da cana. O modelo proposto estimou valores de ATR 11,08% superiores que o modelo Consecana.

A cana-de-açúcar é uma gramínea C4 cuja principal característica é o acúmulo de altas concentrações de sacarose no colmo. As variedades comerciais são derivadas de cruzamentos de S. officinarum, que possui colmos grossos com alto teor de açúcar, e S. spontaneum, que apresenta colmos finos, fibrosos, com baixo teor de açúcar, mas com maior perfilhamento e resistência a estresses. O desenvolvimento da tecnologia do bioetanol celulósico, no qual o bagaço é utilizado para produção de bioetanol, tem gerado o interesse no desenvolvimento da cana energia, que possui mais fibra e biomassa, porém menos sacarose. Para isso, é importante o entendimento das vias regulatórias de biossíntese de parede celular, principal constituinte da biomassa vegetal. Ainda, as variedades comerciais possuem uma base genética estreita, que pode ser um dos fatores responsáveis pela diminuição dos ganhos de produtividade que vem sendo observada a cada variedade lançada. Isso mostra a importância de se voltar aos genótipos ancestrais para identificar genes que possam ser importantes para o melhoramento da cana-de-açúcar, incluindo o desenvolvimento da cana energia. Assim, o presente trabalho analisou o transcriptoma de três genótipos ancestrais e dois híbridos comerciais, juntamente com a caracterização de dados morfo-fisiológicos. Essa abordagem permitiu ligar padrões de expressão gênica aos fenótipos e identificar genes e vias regulatórias que estão possivelmente relacionadas aos mecanismos que determinam características como produtividade, acúmulo de sacarose e lignina, principalmente genes de regulação da estrutura da cromatina, metabolismo de parede celular e algumas famílias de fatores de transcrição. A expressão desses genes apresentou maior correlação com acúmulo de sacarose do que a expressão dos próprios genes do metabolismo de sacarose. S. spontaneum foi o genótipo que apresentou perfil de expressão e fenótipos mais distintos, mostrando um potencial biotecnológico para produção de biomassa. A integração dos resultados sugere que o acúmulo de sacarose compete com o de lignina e que o controle do crescimento em entrenós mais jovens pode ser importante para a maior produtividade. Também foram construídas bibliotecas de cDNA full length e estas apresentaram 90% de insertos completos. O sequenciamento dessas bibliotecas revelou uma grande quantidade de transcritos novos e específicos do gênero Saccharum, juntamente com um número significativo de transcritos antissense e milhares de genes diferencialmente expressos que podem estar associados, principalmente, às diferenças de resistência a estresses de S. officinarum e S. spontaneum. Essas bibliotecas fornecem uma grande plataforma para estudos posteriores para descoberta de polimorfismos, splicing alternativo e alelos que possam ser importantes nas características dos genótipos. Ainda, foram identificadas sequências promotoras de genes do metabolismo de parede celular e de alguns candidatos a estarem envolvidos nesse processo; vários apresentaram sítios de ligação conservados responsivos a fatores de transcrição da biossíntese de parede celular, mas algumas diferenças importantes foram identificadas, evidenciando divergências evolutivas entre cana-de-açúcar e outras espécies. Nossos dados mostram-se importantes por avançar no entendimento das vias envolvidas no metabolismo de parede celular em cana-de-açúcar assim como por caracterizar parte da variabilidade dos genótipos ancestrais. / Sugarcane is C4 grass whose main characteristic is the accumulation of high concentrations of sucrose in its stem. Commercial varieties are derived from crosses between S. officinarum, which has thick culms with high sugar content, and S. spontaneum, which has thin fibrous culms, with low sugar content, but presents high tillering and stress tolerance. The development of cellulosic bioethanol technology, on which the bagasse is used to produce bioethanol, has raised the interest to produce the energy cane, which has high fiber content and biomass yield instead of sucrose. For this purpose, it is important to obtain knowledge on the regulatory pathways of the biosynthesis of the cell wall, the main component of plant biomass. Still, commercial varieties have a narrow genetic basis and this could be one of the reasons for the reduction on yield gains that has been noticed for new varieties released. This shows the importance to return to ancestor genotypes to identify genes that might be important for sugarcane improvement, as well as for energy cane development. The present work analyzed the transcriptome of three ancestor genotypes and two commercial hybrids, together with the characterization of morphophysiological traits. This approach allowed us to link gene expression pattern and phenotypes to identify genes and regulatory pathways that might be related to the mechanisms determining traits, such as yield, sugar and lignin content, especially genes related to chromatin structure regulation, cell wall metabolism and some transcription factors families. The expression of those genes showed a greater correlation to sucrose content than expression of sucrose metabolism genes itself. S. spontaneum is the genotype with the most distinct expression profile and phenotype, showing a biotechnological potential for biomass production. The integration of the results suggests that sucrose accumulation competes with lignin and the control of growth in younger internodes might be important in determining higher yield. In addition, full length cDNA library has been constructed and they showed 90% full length inserts confirmed. High-throughput sequencing revealed a large number of new and specific Saccharum transcripts, as well as a significant number of antisense transcripts and thousands of differentially expressed genes that might be related to, especially, the differences of stress tolerance of S. officinarum and S. spontaneum. These libraries provide a large platform for future studies to discover polymorphisms, splicing variants and alleles that might be important to genotype\'s traits. We also identify promoter sequences from cell wall-related genes and some candidates to be involved in this process; several of them showed conserved binding sites responsive to cell wall-related transcription factors, however, some differences were also identified, showing an evolutionary divergence among sugarcane and other species. Our data are important for advancing knowledge on cell wall-related pathways in sugarcane as well as for the characterization of genetic variability of ancestor genotypes.

Orientador: Glauber José de Castro Gava / Resumo: A cana-de-açúcar é uma das principais culturas exploradas no Brasil devido sua grande importância socioeconômica, utilizada para a obtenção de vários subprodutos e responsável por grande parte dos biocombustíveis utilizados no mundo. A água e a adubação são fatores limitantes para produtividade das culturas quando se busca obter o máximo potencial de rendimentos, entretanto a cana-de-açúcar tem sido cultivada em condições irrigada e de sequeiro. O suprimento hídrico, quando fornecido via sistema de irrigação por gotejamento subsuperficial, fornece água e fertilizante de forma controlada, permitindo a maior eficiência destes insumos. O potássio é um dos nutrientes mais frequentemente aplicados via fertirrigação e o mais exigido pela canade-açúcar, sendo responsável por aumentos consideráveis da produtividade da cultura. Assim, objetivou-se quantificar a resposta da cultura da cana-de-açúcar durante o terceiro ciclo de cultivo (soqueira) quanto à aplicação de doses de potássio, utilizando-se o sistema de irrigação por gotejamento subsuperficial. O experimento foi desenvolvido em parcelas subdivididas utilizando-se o esquema fatorial 2 x 4 (duas disponibilidades hídricas x quatro níveis de adubação potássica). As plantas de canade-açúcar (Saccharum Sp. variedade RB 92-579) foram cultivadas sob 3 níveis de potássio (70; 140; e 210 kg ha-1 de K2O) em condições de irrigação e sequeiro. As análises dos resultados indicam que a condutância estomática foi significativamente maior em a... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Doutor

A cana-de-açúcar é uma gramínea C4 cuja principal característica é o acúmulo de altas concentrações de sacarose no colmo. As variedades comerciais são derivadas de cruzamentos de S. officinarum, que possui colmos grossos com alto teor de açúcar, e S. spontaneum, que apresenta colmos finos, fibrosos, com baixo teor de açúcar, mas com maior perfilhamento e resistência a estresses. O desenvolvimento da tecnologia do bioetanol celulósico, no qual o bagaço é utilizado para produção de bioetanol, tem gerado o interesse no desenvolvimento da cana energia, que possui mais fibra e biomassa, porém menos sacarose. Para isso, é importante o entendimento das vias regulatórias de biossíntese de parede celular, principal constituinte da biomassa vegetal. Ainda, as variedades comerciais possuem uma base genética estreita, que pode ser um dos fatores responsáveis pela diminuição dos ganhos de produtividade que vem sendo observada a cada variedade lançada. Isso mostra a importância de se voltar aos genótipos ancestrais para identificar genes que possam ser importantes para o melhoramento da cana-de-açúcar, incluindo o desenvolvimento da cana energia. Assim, o presente trabalho analisou o transcriptoma de três genótipos ancestrais e dois híbridos comerciais, juntamente com a caracterização de dados morfo-fisiológicos. Essa abordagem permitiu ligar padrões de expressão gênica aos fenótipos e identificar genes e vias regulatórias que estão possivelmente relacionadas aos mecanismos que determinam características como produtividade, acúmulo de sacarose e lignina, principalmente genes de regulação da estrutura da cromatina, metabolismo de parede celular e algumas famílias de fatores de transcrição. A expressão desses genes apresentou maior correlação com acúmulo de sacarose do que a expressão dos próprios genes do metabolismo de sacarose. S. spontaneum foi o genótipo que apresentou perfil de expressão e fenótipos mais distintos, mostrando um potencial biotecnológico para produção de biomassa. A integração dos resultados sugere que o acúmulo de sacarose compete com o de lignina e que o controle do crescimento em entrenós mais jovens pode ser importante para a maior produtividade. Também foram construídas bibliotecas de cDNA full length e estas apresentaram 90% de insertos completos. O sequenciamento dessas bibliotecas revelou uma grande quantidade de transcritos novos e específicos do gênero Saccharum, juntamente com um número significativo de transcritos antissense e milhares de genes diferencialmente expressos que podem estar associados, principalmente, às diferenças de resistência a estresses de S. officinarum e S. spontaneum. Essas bibliotecas fornecem uma grande plataforma para estudos posteriores para descoberta de polimorfismos, splicing alternativo e alelos que possam ser importantes nas características dos genótipos. Ainda, foram identificadas sequências promotoras de genes do metabolismo de parede celular e de alguns candidatos a estarem envolvidos nesse processo; vários apresentaram sítios de ligação conservados responsivos a fatores de transcrição da biossíntese de parede celular, mas algumas diferenças importantes foram identificadas, evidenciando divergências evolutivas entre cana-de-açúcar e outras espécies. Nossos dados mostram-se importantes por avançar no entendimento das vias envolvidas no metabolismo de parede celular em cana-de-açúcar assim como por caracterizar parte da variabilidade dos genótipos ancestrais. / Sugarcane is C4 grass whose main characteristic is the accumulation of high concentrations of sucrose in its stem. Commercial varieties are derived from crosses between S. officinarum, which has thick culms with high sugar content, and S. spontaneum, which has thin fibrous culms, with low sugar content, but presents high tillering and stress tolerance. The development of cellulosic bioethanol technology, on which the bagasse is used to produce bioethanol, has raised the interest to produce the energy cane, which has high fiber content and biomass yield instead of sucrose. For this purpose, it is important to obtain knowledge on the regulatory pathways of the biosynthesis of the cell wall, the main component of plant biomass. Still, commercial varieties have a narrow genetic basis and this could be one of the reasons for the reduction on yield gains that has been noticed for new varieties released. This shows the importance to return to ancestor genotypes to identify genes that might be important for sugarcane improvement, as well as for energy cane development. The present work analyzed the transcriptome of three ancestor genotypes and two commercial hybrids, together with the characterization of morphophysiological traits. This approach allowed us to link gene expression pattern and phenotypes to identify genes and regulatory pathways that might be related to the mechanisms determining traits, such as yield, sugar and lignin content, especially genes related to chromatin structure regulation, cell wall metabolism and some transcription factors families. The expression of those genes showed a greater correlation to sucrose content than expression of sucrose metabolism genes itself. S. spontaneum is the genotype with the most distinct expression profile and phenotype, showing a biotechnological potential for biomass production. The integration of the results suggests that sucrose accumulation competes with lignin and the control of growth in younger internodes might be important in determining higher yield. In addition, full length cDNA library has been constructed and they showed 90% full length inserts confirmed. High-throughput sequencing revealed a large number of new and specific Saccharum transcripts, as well as a significant number of antisense transcripts and thousands of differentially expressed genes that might be related to, especially, the differences of stress tolerance of S. officinarum and S. spontaneum. These libraries provide a large platform for future studies to discover polymorphisms, splicing variants and alleles that might be important to genotype\'s traits. We also identify promoter sequences from cell wall-related genes and some candidates to be involved in this process; several of them showed conserved binding sites responsive to cell wall-related transcription factors, however, some differences were also identified, showing an evolutionary divergence among sugarcane and other species. Our data are important for advancing knowledge on cell wall-related pathways in sugarcane as well as for the characterization of genetic variability of ancestor genotypes.

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

A cana-de-açúcar, uma das maiores culturas agrícolas no mundo, é uma antiga fonte de energia para os seres humanos e mais recentemente, tem sido utilizada como fonte para a produção de etanol. Em estudos moleculares sobre a cana-de-açúcar, sua complexidade genética e o fato de seu genoma não estar completamente sequenciado, dificultam a análise dos proteomas de seus diferentes tecidos. Recentemente, em um estudo de um grupo brasileiro sobre os transcriptomas de vários tecidos de cana-de-açúcar, 17.563 transcritos completos foram sequenciados, os quais correspondem a aproximadamente 53% do genoma predito desta planta. Entretanto, sabe-se que o conteúdo de mRNA nem sempre se correlaciona diretamente com os níveis de expressão de proteínas. Dessa forma, a caracterização do proteoma é importante para identificar as proteínas que são de fato expressas, em complementaridade aos estudos sobre o genoma, e fornece informação preditiva sobre a composição do proteoma de diferentes cultivares. Entretanto, estudos sobre folhas de cana-de-açúcar são raros. Neste estudo, com o objetivo de caracterizar o proteoma de folhas +1 de cana-de-açúcar, foram selecionadas duas espécies ancestrais (Saccharum officinarum [S. off] e S. spontaneum [S. sp]) e uma cultivar híbrida (SP80-3280 [SP]), as quais diferem-se na capacidade de produção de sacarose e na resistência a patógenos. A análise de parâmetros fisiológicos (taxa de fotossíntese, condutância estomática, taxa de transpiração e eficiência no uso de água), em folhas de 12 meses revelaram que em S. off e SP existe uma relação melhor entre o número de moléculas de água perdidas na transpiração e o número de moléculas de CO2 assimiladas na fotossíntese do que em S. sp. Os mesmos parâmetros foram avaliados em folhas +1 de SP com 4, 8, 11 e 13 meses de crescimento e revelaram o papel dos estômatos na manutenção do potencial hídrico das folhas, atuando na modulação da taxa de respiração em resposta às mudanças ambientais, entretanto sem induzir alterações drásticas na taxa de fotossíntese, no período avaliado neste estudo. Com o objetivo de obter proteínas em condições ótimas para análise proteômica, foram testados diferentes métodos de extração de proteínas, que foram avaliados quanto ao rendimento e perfil eletroforético das proteínas extraídas, e selecionado um protocolo que utiliza uma combinação de fenol e dodecil sulfato de sódio para este estudo. Para caracterizar e comparar os proteomas de folhas +1 de S. off, S. sp e SP, foram utilizadas as abordagens proteômicas Shotgun/bottom-up, GeLC-MS/MS e Multidimensional Protein Identification Technology (MudPIT) (off-line e \"on-line\"), e as plataformas MaxQuant e Perseus, como ferramentas de bioinformática para análise dos dados. Os dados obtidos por meio destas abordagens foram combinados e resultaram na identificação de 5.825 grupos de proteínas em folhas +1 de S. off, S. sp e SP, e a análise de enriquecimento de termos pelo Gene Ontology destacou a natureza fotossintética desses proteomas, além da representatividade de organelas envolvidas em processos de fotossíntese e metabolismo de carbono. A análise quantitativa comparativa dos 1.060 grupos de proteínas identificados por meio da abordagem Shotgun/bottom-up revelou que 120 proteínas encontravam-se diferencialmente expressas em folhas de S. off, S. sp e SP, e destas, aquelas que mostraram diferença em abundância de pelo menos quatro vezes, são relacionadas com processos biológicos envolvidos com os estresses biótico e abiótico (resposta a outros organismos, resposta ao íon cádmio, defesa contra fungos e defesa ao estresse oxidativo). Para a análise da variação ontogenética no proteoma de folhas +1 de SP (de 4, 8, 11 e 13 meses de crescimento) foi aplicada a abordagem Shotgun/bottom-up, que resultou na identificação de 5.780 peptídeos, correspondendo a 1.615 grupos de proteínas únicos. Sessenta e cinco proteínas foram identificadas com abundância diferencial entre as amostras, e a análise de agrupamento hierárquico revelou que as folhas de 13 meses mostraram um perfil mais distinto, enquanto que as outras formaram um grupo separado. A caracterização dos fosfoproteomas de folhas +1 de S. off, S. sp e SP utilizando a abordagem Immobilized Metal Affinity Chromatography (IMAC) como método de enriquecimento de fosfopeptídeos, e identificação por LC-MS/MS, resultou na identificação de 633 fosfopeptídeos únicos em 515 proteínas. A caracterização dos fosfoproteomas de folhas +1 de SP (de 4, 8, 11 e 13 meses de crescimento) utilizando a abordagens IMAC e Hydroxy Acid-Modified Metal Oxide Chromatography (HAMMOC) como métodos de enriquecimento de fosfopetídeos, e identificação por LC-MS/MS, resultou na identificação de 558 fosfopeptídeos únicos em 413 proteínas. Em ambas análises, foram identificadas várias proteínas quinases fosforiladas, e de forma geral, a análise de enriquecimento de termos pelo Gene Ontology revelou o núcleo e o citoplasma, entre os componentes celulares, e a regulação da transcrição, a resposta ao estresse abiótico e a glicólise, entre os processos biológicos, como os termos mais enriquecidos. Este é o primeiro estudo objetivando a caracterização dos proteomas totais de folhas de cultivares e genótipos de cana-de-açúcar no Brasil, e seus resultados representam um significante esforço para o uso de diferentes abordagens de proteômica para aprofundar o conhecimento sobre os complexos processos fisiológicos que modulam o crescimento e a performance em cana-de-açúcar / Sugarcane, one of the major crops worldwide, is an old energy source for humans and, more recently, has been used as a source for ethanol production. In sugarcane molecular studies, its complex genetic background and the lack of a complete genome sequencing hinder the analysis of proteomes of different tissues. Recently, in a Brazilian research study focused on the transcriptomes of different sugarcane tissues, 17,563 full-length transcripts were sequenced and covered approximately 53% of the predicted sugarcane genome. However, it is known that mRNA levels are not always directly correlated with protein expression levels. Therefore, the study of the sugarcane proteome is important to identify proteins that are actually expressed, complementing the genome studies, and provides predictive information on the proteome composition of different cultivars. However, studies on sugarcane leaves are rare. In this study, with the aim of characterizing the proteome of sugarcane +1 leaves, we selected two ancestral species (Saccharum officinarum [S. off] and S. spontaneum[S. sp]), and a hybrid cultivar (SP80-3280 [SP]), which differ in sucrose production and pathogen resistance. The analysis of physiological parameters (photosynthesis rate, stomatal conductance, transpiration and efficiency in water use) of 12 month-old +1 leaves revealed that in S. off and SP there is a better relationship between the number of H2O molecules lost by transpiration and the number of CO2 molecules assimilated upon photosynthesis than in S. sp. The same parameters were evaluated in +1 leaves of SP upon 4, 8, 11 and 13 months of growth and revealed the role of stomata in the maintenance of leaf water potential, acting in the modulation of the transpiration rate in response to environmental changes, however without inducing drastic changes in the photosynthesis rate, during the period evaluated in this study. In order to obtain proteins in optimal conditions for proteomic analysis, we carried out different protein extraction methods and evaluated the yield and electrophoretic profiles of extracted proteins, and selected a protocol using a combination of phenol and sodium dodecyl sulfate to carry out this study. To characterize and compare the +1 leaf proteomes of S. off, S. sp and SP we used Shotgun/bottom-up, GeLC-MS/MS and Multidimensional Protein Identification Technology (MudPIT) (off-line and \"on-line\") as proteomic approaches, and the software MaxQuant and Perseus as bioinformatic tools for data analysis. The combined results of these approaches allowed for the identification of 5,825 protein groups in +1 leaves of S. off, S. sp and SP, and the Gene Ontology enrichment analysis highlighted the photosynthetic nature of these proteomes, along with high representativeness of organeles involved in the processes of photosynthesis and carbon metabolism. The comparative quantitative analysis of 1,060 protein groups identified using the Shotgun/bottom-up approach revealed that 120 proteins were differentially expressed in +1 leaves of S. off, S. sp and SP, and of these, those that showed at least a 4-fold change are related to biological processes involved in both abiotic and biotic stress (response to other organism, response to cadmium ion, defense response to fungus, and defense to oxidative stress). For the analysis of the ontogenetic variation in the proteome of +1 leaves of SP (of 4, 8, 11 and 13 months old plants) the Shotgun/bottom-up proteomic approach was employed and resulted in the identification of a total of 5,780 peptides corresponding to 1,615 unique protein groups. Sixty five proteins were identified as differentially abundant between the samples and a hierarchical cluster analysis revealed that the 13 months-old leaves showed the most distinct profile, while the others clustered together. The characterization of the phosphoproteomes of +1 leaves of S. off, S. sp and SP using Immobilized Metal Affinity Chromatography (IMAC) as an enrichment method for phosphopeptides, and LC-MS/MS analysis, resulted in the identification of 633 unique phosphopeptides in 515 proteins. The characterization of the phosphoproteome of +1 leaves of SP (of 4, 8, 11 and 13 months old plants) using IMAC and Hydroxy Acid-Modified Metal Oxide Chromatography (HAMMOC) as enrichment methods for phosphopeptides, and LC-MS/MS analysis, resulted in the identification of 558 unique phosphopeptides in 413 proteins. In both analyses various phosphorylated kinases were identified, and the overall Gene Ontology enrichment analysis showed as most enriched terms nucleus and cytoplasm, as cellular components, and regulation of transcription, response to abiotic stress and glycolysis in biological process. This is the first study to characterize the whole proteome of leaves from sugarcane cultivars and genotypes in Brazil, and its results constitute a significant effort to use different proteomic approaches to advance the knowledge on the complex physiological processes modulating sugarcane growth and performance