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Previous issue date: 2015-08-27 / CAPES / CNPQ / A cana-de-açúcar é uma das principais fontes de açúcar e etanol do planeta. A planta é um híbrido de duas espécies de gramíneas C4, que tem alto desempenho fotossintético. Os efeitos das mudanças climáticas, como o aumento dos níveis de UVB e seca, junto com a elevação nos custos do petróleo aliadas às necessidades estratégicas de produção de energia, impeliram ações em nível global para o desenvolvimento de pesquisas na área de combustíveis renováveis. Atualmente, a conversão de material lignocelulósico da parede celular de cana-de-açúcar em açúcares fermentáveis para produção de etanol vem sendo considerada como uma alternativa promissora para aumentar a produção de etanol necessária para atender à demanda mundial. Do ponto de vista funcional, a parede celular é essencial para o crescimento e diferenciação, sinalização, resposta e defesa contra estresses bióticos e abióticos. Devido à importância da cultura e aos danos ocasionados pelos estresses ambientais UVB e seca, este trabalho apresentou três enfoques principais: o desenvolvimento de um protocolo para extração de proteínas enriquecida de parede celular em tecido foliar de cana-de-açúcar; o estudo em cana-de-açúcar da interação entre os fatores de estresse UVB e seca moderada; e o estudo da imposição dos estresses simultâneos UVB e estresse hídrico severo, em busca de uma melhor compreensão da interação desses estresses abióticos nos processos fisiológicos, enzimáticos e no proteoma diferencial em cana-de-açúcar. O desenvolvimento do protocolo para extração de proteínas com enriquecimento para parede celular de folhas de cana-de-açúcar foi eficiente e validou a utilização conjunta dos extratos com CaCl2 e LiCl para maior representatividade do proteoma extracelular nesta espécie. De maneira geral, os estresses impostos nos dois estudos provocaram alterações significativas no proteoma da fração enriquecida de parede celular nas folhas de cana-de-açúcar, bem como, ocasionaram estresse oxidativo nas duas variedades. As proteínas diferencialmente acumuladas identificadas nos dois estudos podem estar associadas a mecanismos de regulação gênica, ligadas as variações fisiológicas, enzimáticas e metabólicas aqui detectadas, potencialmente responsáveis pela tolerância ao déficit hídrico e à radiação UVB. Na aplicação dos estresses simultâneos, seca moderada e UVB, a análise por espectrometria de massas identificou 14 proteínas responsivas a estresses, fotossíntese e enzimas da parede celular associados à biossíntese de ligninas e/ou flavonóides. Durante a interação simultânea com déficit hídrico severo e UVB, o proteoma da cana-de-açúcar em análise por espectrometria de massas identificou 42 proteínas especialmente envolvidas em defesa celular, resposta a estresse abiótico, biossíntese de lignina, síntese de flavonóides e algumas constituintes de parede celular. Os resultados obtidos compõem um conjunto de proteínas (e genes codificantes) promissoras como marcadores funcionais auxiliares no melhoramento genético, para desenvolvimento de variedades tolerantes ao estresse hídrico e UVB. / Sugarcane is one of the main sources of sugar and ethanol in the world. The plant is a hybrid of two species of C4 grasses, which has high photosynthesis performance. The effects of climate change, such as increased levels of UVB and drought, along with rising oil costs together with strategic energy needs have lead to global actions for the development of research in the area of renewable fuels. Currently, the conversion of lignocellulosic material of the cell wall of sugarcane into fermentable sugars for ethanol production has been regarded as a promising alternative to increase ethanol production required to meet global demand. From the functional point of view, the cell wall is essential for growth and differentiation, signaling, response and defense against biotic and abiotic stresses. Due to the importance of culture and the damage caused by environmental stresses UVB and dry, this work focused three main approaches: the development of a protocol for protein extraction of enriched cell wall in foliar tissue of sugar cane; the study on sugar cane from the interaction between the factors of UVB and moderate drought stresses; and the the study of the charge of the simultaneous stressing factors UVB and severe water deficit, in search of a better understanding of the interaction of these abiotic stresses on physiological and enzymatic processes and on sugarcane differential proteome. The development of the protocol for protein extraction with enrichment of cell wall from sugarcane leaves was efficient and validated the use of extracts with CaCl2 and LiCl for greater representativity of the extracellular proteome in this species. In general, the stresses imposed on two studies led to significant changes in the proteome of cell wall-enriched fraction in leaves of sugarcane, as well as caused oxidative stress in both varieties. Differentially accumulated proteins identified in both studies could be associated with genetic regulatory mechanisms, physiological variations and linked to enzymes detected potentially responsible for tolerance to water deficit and UVB radiation. On application of the simultaneous stresses, moderate drought and UVB, the analysis by mass spectrometry identified 14 stress-responsive proteins , photosynthesis and cell wall enzymes involved in the biosynthesis of lignins or flavonoids. During the simultaneous interaction with severe water deficit and UVB, the differential proteome of sugarcane in mass spectrometry analysis identified 42 proteins specially involved in cell defense response against abiotic stress, lignin biosynthesis, synthesis of flavonoids and some components of the cell wall. The results comprise a set of proteins (and coding genes) promising as markers in breeding, functionally useful to the development of tolerant varieties to water deficit and UVB.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.ufpe.br:123456789/16833 |
| Date | 27 August 2015 |
| Creators | SOUZA, Amanda Emanuella Rocha de |
| Contributors | CALSA JUNIOR, Tecrcilio |
| Publisher | Universidade Federal de Pernambuco, Programa de Pos Graduacao em Genetica, UFPE, Brasil |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Breton |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFPE, instname:Universidade Federal de Pernambuco, instacron:UFPE |
| Rights | Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil, http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/, info:eu-repo/semantics/openAccess |
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