Orientador: Prof. Dr. Danilo da Cruz Centeno / Coorientadora: Profª. Drª. Hana Paula Masuda / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Biotecnociência, São Bernardo do Campo, 2018. / A busca por fontes renováveis de energia tem aumentado devido à preocupação mundial com
o uso excessivo de combustíveis fósseis, destacando-se como alternativa o etanol produzido a
partir da cana-de-açúcar. O plantio de cana é intenso no Brasil, por ser uma cultura
relativamente bem adaptada às distintas condições locais. No entanto, condições de estresse
biótico e abiótico podem reduzir a produtividade e gerar grandes prejuízos, sobretudo em
períodos de seca. Nesta perspectiva, o estudo de características agronomicamente desejáveis,
como a tolerância ao déficit hídrico, em diferentes variedades é fundamental para a seleção de
cultivares apropriadas e o desenvolvimento de cultivares mais produtivas, que elevem a
produção de etanol, sem que haja uma expansão demasiada das áreas de cultivo de cana.
Neste trabalho, indivíduos de cana-de-açúcar SP80-3280, uma das cultivares mais produzidas
no Estado de São Paulo, foram cultivados em condições hídricas distintas e tiveram suas
folhas mais jovens (folha +1) analisadas em diferentes aspectos. Os dados fisiológicos foram
medidos no Infra-Red GAS Analyzer (IRGA). A quantificação relativa de transcritos foi feita
através do método de PCR em tempo real (qPCR), para galactinol sintase (ScgolS), rafinose
sintase (ScrafS) e estaquiose sintase (ScstaS), genes-chave na via dos Oligossacarídeos da
Série da Rafinose (OSR), envolvida na tolerância à seca. As sequências codificantes de
ScgolS, ScrafS e ScstaS, foram obtidas através de análises fenéticas, realizadas com as regiões
codificantes de homólogos em milho, sorgo e cana. A quantificação dos metabólitos primários
foi realizada através da técnica de cromatografia gasosa acoplada à espectrometria de massas
(GC-MS). Plantas que permaneceram sob déficit hídrico por 7 dias (DH - 7 dias)
apresentaram diminuição em todos os parâmetros ecofisiológicos, e aumento nos níveis de
mio-inositol, manitol, glicose, frutose, ácido quínico e ácido chiquímico. Já plantas com 20
dias de déficit hídrico (DH - 20 dias) mostraram diminuição na taxa de crescimento, no
número de folhas verdes e na taxa fotossintética, mesmo com aumento nos níveis de
condutância estomática e na concentração interna de CO2. Também apresentaram aumento
nos níveis de frutose, galactose, ácido quínico e ácido chiquímico, e redução nos níveis de
manitol. As plantas Reidratadas sobreviverem à reidratação e voltaram à crescer após o
reestabelecimento da água, apresentando aumento na taxa fotossintética, mesmo com redução nos níveis de condutância estomática, na concentração interna de CO2 e na transpiração. Apresentaram também, aumento nos níveis de mio-inositol, manitol, frutose, ácidos orgânicos e ácidos graxos, e na quantidade relativa de transcritos de ScstaS. Em conclusão, plantas que passaram pelo déficit hídrico apresentaram redução da taxa de crescimento, maior quantidade de compostos relacionados ao ajuste osmótico, e não foi observada indução elevada dos genes-chave da via dos OSR. A sensibilidade de SP80-3280 ao déficit hídrico foi reafirmada, mas foi surpreendente a sobrevivência e reestabelecimento após a reidratação. Aparentemente, SP80-3280 induz mecanismos de prevenção ao déficit hídrico, que possibilitam sua sobrevivência, mas não consegue induzir suficientemente mecanismos de tolerância que garantam à planta melhores condições de crescimento diante do estresse. / The search for renewable sources of energy has increased due to the worldwide preoccupation with the excessive use of fossil fuels, highlighting as alternative the ethanol produced from sugarcane. Cane planting is intense in Brazil, because it is a relatively well adapted crop to the different local conditions. However, biotic and abiotic stress can reduce productivity and generate great losses, especially in periods of drought. In this perspective, the study of agronomically desirable characteristics, such as tolerance to water deficit, in different varieties is fundamental for the selection of appropriate cultivars and the development of more productive cultivars, increasing the ethanol production, without extensive expansion of sugarcane planting areas. In this work, individuals of cultivar SP80-3280, one of the most produced in the State of São Paulo, were cultivated under different water conditions and had their youngest leaves (leaf +1) analyzed in different aspects. Physiological data were measured in the Infra-Red GAS Analyzer (IRGA). The relative quantification of transcripts was done by real-time PCR method (qPCR) for galactinol synthase (ScgolS), raffinose synthase (ScrafS) and stachyose synthase (ScstaS), keygenes in the Raffinose Family Oligosaccharides (RFO), involved in drought tolerance. The coding sequences of ScgolS, ScrafS and ScstaS were obtained through phenetic analyzes performed with the homologous coding regions of maize, sorghum and cane. The primary metabolites were quantified by gas chromatography coupled to mass spectrometry (GC-MS). The plants that remained under water deficit for 7 days (DH - 7 days) presented a decrease in all the ecophysiological parameters, and increased levels of myo-inositol, mannitol, glucose, fructose, quinic acid and
shikimic acid. Plants with 20 days of water deficit (DH - 20 days) showed a decrease in the
growth rate, in the number of green leaves and in the photosynthetic rate, even with an
increase in stomatal conductance and in the internal CO2 concentration. There was also an
increase in the levels of fructose, galactose, quinic acid and shikimic acid, and reduction in
mannitol levels. The rehydrated plants survived rehydration and returned to grow after water
reestablishment, with an increasing in the photosynthetic rate, even with a reduction in
stomatal conductance, internal CO2 concentration and transpiration levels. They also showed
increased levels of myo-inositol, mannitol, fructose, organic acids and fatty acids, and at the
relative amount of ScstaS transcripts. In conclusion, plants that underwent water deficit had a
reduction in the growth rate, a greater number of compounds related to the osmotic
adjustment, and no high induction of the key genes of the RFO pathway was observed. The
sensitivity of SP80-3280 to water deficit was reaffirmed, but survival and reestablishment
after rehydration was surprising. Apparently, SP80-3280 induces prevention mechanisms that
allow its survival, but it can not sufficiently induce tolerance mechanisms that guarantee the
plant better growth conditions in the face of stress.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:BDTD:110478 |
| Date | January 2018 |
| Creators | Cruz, Ana Clara de Oliveira |
| Contributors | Centeno, Danilo da Cruz, Masuda, Hana Paula, Milazzotto, Marcella Pecora, Maïs, Marília Gaspar |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Format | application/pdf, 95 f. : il. |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFABC, instname:Universidade Federal do ABC, instacron:UFABC |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | http://biblioteca.ufabc.edu.br/index.php?codigo_sophia=110478&midiaext=76141, http://biblioteca.ufabc.edu.br/index.php?codigo_sophia=110478&midiaext=76142, Cover: http://biblioteca.ufabc.edu.brphp/capa.php?obra=110478 |
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