Espécies do gênero Eucalyptus sp. são as arbóreas mais plantadas no Brasil, onde desempenham importante papel econômico, social e ambiental. Estudos de como se dá a formação da madeira e sua composição química podem auxiliar na obtenção de árvores mais produtivas. Nesse sentido, estudos de metabolômica são interessantes pois podem associar a presença ou quantidade de um ou vários metabólitos à expressão de um fenótipo específico. As técnicas de análises por cromatrografia gasosa (GC-MS) e líquida (LC-MS) acopladas à espectrometria de massas são bastante empregadas em metabolômica pois possibilitam uma visão qualitativa e quantitativa dos metabólitos presentes em um organismo. Com isso, o objetivo deste trabalho foi identificar metabólitos diferencialmente abundantes em plantas superiores e inferiores quanto à produção de madeira em Eucalyptus grandis. O material vegetal utilizado foi fornecido pela empresa Suzano Papel e celulose e dividido em dois grupos. O grupo principal consistiu de clones com cinco anos originados a partir de uma progênie de irmãos completos de E. grandis. Amostras da região do câmbio, cerne e alburno de genótipos superiores e inferiores para produtividade da madeira foram utilizadas nas análises. Para a validação dos metabólitos identificados, um segundo grupo denominado grupo teste (GT) foi formado por clones com três e cinco anos, também com genótipos superiores e inferiores para produtividade de madeira. As amostras foram analisadas por GC-MS e por LC-MS. Para o processamento dos dados de GC-MS utilizou-se o programa ChromaTOF e o pacote TargetSearch e a identificação dos metabólitos foi obtida com o auxílio da biblioteca Golm Metabolome Database. Já para as análises de LC-MS, os dados brutos foram processados no programa MarkerLynx XS. As análises estatísticas dos dados de GC-MS e LC-MS foram realizadas com o auxílio do programa on-line MetaboAnalyst, utilizando-se a Análise de Componentes Principais (PCA) a Análise Discriminante por Mínimos Quadrados Parciais (PLS-DA). Além disso, os metabólitos diferencialmente abundantes foram ranqueados por meio do Índice de Importância da Variável (VIP). Pelas análises de GC-MS pode-se observar a presença de oito metabólitos (quatro desconhecidos, um alcano, um aminoácido, uma amina primária e um ácido graxo) no câmbio com abundância diferencial entre as árvores superiores e inferiores. No alburno foram encontrados nove metábolitos com abundância diferencial, dos quais três desconhecidos, dois açúcares, um flavonóide e dois ácidos graxos. Já no cerne oito metabólitos mostraram-se diferenciais sendo quatro desconhecidos, três açúcares e um ácido graxo. Para o grupo T houve a formação de grupos de acordo com a produtividade apenas para as árvores de 5 anos. Nas análises por LC-MS, considerando-se os dois modos de análises (positivo e negativo) foi possível encontrar 66, 28 e 27 metabólitos para as amostras de câmbio, alburno e cerne respectivamente. O grupo T não apresentou diferenças na abundância dos metabólitos em relação às árvores superiores e inferiores. A identificação desses metabólitos bem como das vias metabólicos que participam fornecerá valiosas informações para estudos de formação da madeira em E. grandis. / Species of the genus Eucalyptus sp. are the most planted trees in Brazil, where they play an important economic, social and environmental role. Studies of how the formation of wood and its chemical composition can help to obtain trees that are more productive. In this sense, metabolomics studies are interesting because they may associate the presence or quantity of one or more metabolites with the expression of a specific phenotype. The gas chromatography (GC-MS) and liquid chromatography (LC-MS) are very used in metabolomics because they allow a qualitative and quantitative view of the metabolites present in an organism. Therefore, the objective of this work was to identify differentially abundant metabolites in superior and inferior plants in relation to wood production in Eucalyptus grandis. The plant material used was supplied by Suzano Papel e Celulose and divided into two groups. The main group consisted of a progeny of five-year-old E. grandis full-siblings. Samples were collected from the cambium, heartwood and sapwood regions of upper and lower genotypes for wood productivity. In order to validate metabolites, the second group, called test group (GT) was formed by clones with three and five years, also with superior and inferior genotypes for wood productivity. The samples were analyzed by GC-MS and LC-MS. For the processing of the GC-MS data, the ChromaTOF program and the TargetSearch package were used. For the identification of the metabolites, the GMD library (The Golm Metabolome Database) was used. For the LC-MS, the raw data was processed in the MarkerLynx XS program. The statistical analyzes of GC-MS and LC-MS data were performed using the MetaboAnalyst online program, using Principal Component Analysis (PCA) and Partial Least Squares Discriminant Analysis (PLS-DA). In addition, the differentially abundant metabolites were ranked using the Importance Index of the Variable (VIP). In GC-MS analysis, eight metabolites (four unknown, one alkane, one amino acid, one amine and one fatty acid) were found in the cambium with differential abundance in the superior and inferior trees. The sapwood presented nine metabolites with differential abundance, of which three unknown, two sugars, one flavonoid and two fatty acids. Besides, in the heartwood eight metabolites were differentials being four unknown, three sugars and one fatty acid. For the T group there was formation of groups according to productivity only for five years group. In the analyzes by LC-MS considering the two modes of analysis (positive and negative) was found 66, 28 e 27 metabolites in the cambium, the sapwood and the heartwood, respectively. The T group showed no difference in the abundance of the metabolites in relation to the upper and lower trees. The identification of these metabolites as well as the metabolic pathways involved will provide valuable information for wood formation studies in E. grandis.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:usp.br/oai:teses.usp.br:tde-13032019-173509 |
| Date | 24 October 2018 |
| Creators | Santos, Marisângela Rodrigues dos |
| Contributors | Labate, Carlos Alberto |
| Publisher | Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP |
| Source Sets | Universidade de São Paulo |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | Tese de Doutorado |
| Format | application/pdf |
| Rights | Reter o conteúdo por motivos de patente, publicação e/ou direitos autoriais. |
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