Physioloical, transcriptional and metabolites profile analysis of different developmental stages of sugarcane leaf +1 under different nitrogen (N) concentrations

Autor(es)

Denis Bassi

• Tipo de documento: Tese de Doutorado
• Imprenta: Campinas, SP.
• Instituição: Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Faculdade de Engenharia de Alimentos
• Data de defesa: 2018-07-12

Membros da banca

Marcelo Menossi; Monalisa Sampaio Carneiro; Renato Vicentini; Ladaslav Sodek; Marcelo de Almeida Silva

• Orientador: Lucia Mattiello; Marcelo Menossi

Resumo

A cana-de-açúcar é considerada a cultura mais importante no setor bioenergético brasileiro e o investimento na obtenção de cultivares mais produtivos é constante. A fotossíntese é o principal mecanismo energético das plantas e o seu aumento pode ser considerado uma estratégia potencial de alavancar a produtividade da cana-de-açúcar. Além de fatores ambientais, alguns nutrientes podem apresentar um papel importante na fotossíntese e no desenvolvimento foliar, como é o caso do nitrogênio (N). Entretanto, a relação complexa envolvendo desenvolvimento foliar, fotossíntese e N é algo pouco explorado na cana-de-açúcar. Sendo assim, os objetivos principais do presente trabalho foram verificar as diferenças fisiológicas, transcricionais e do perfil metabólico em diferentes estágios de desenvolvimento da folha de cana-de-açúcar e explorar o efeito do N no estabelecimento da fotossíntese e em outros processos relacionados com o crescimento e desenvolvimento foliar. Para isto, análises fisiológicas, transcricionais e do perfil metabólico foram realizadas em 4 diferentes segmentos (base zero, base, meio e ponta) ao longo da folha +1 de cana-de-açúcar em dois experimentos distintos. No primeiro experimento, plantas de um único genótipo foram cultivadas sem aplicação diferencial de N, enquanto no segundo plantas de dois genótipos contrastantes, um responsivo (R) e outro não responsivo (NR) quanto à resposta ao N, foram cultivadas sob baixa e alta concentração de N. Os 4 segmentos apresentaram diferenças fisiológicas que indicam uma capacidade fotossintética diferencial entre eles. Além disso, o perfil transcricional de cada segmento da folha de cana-de-açúcar apresentou diferenças significativas quando comparado com os dados da literatura relativos à folha de milho, indicando diferenças na regulação transcricional entre as folhas das duas espécies. O N e a responsividade dos genótipos influenciaram o grau de senescência, o processo de carboxilação mediado pela PEPcase e o acúmulo diferencial de açúcares ao longo da folha. Uma maior concentração dos metabólitos relacionados com a fotossíntese foi observada em quase todos os segmentos foliares do genótipo R em comparação ao NR quando cultivados sob alta concentração de N. Os níveis de malato e piruvato foram mais altos na região mediana da folha no genótipo R em comparação ao NR sob alta concentração de N. Além disso, o nível de ribose foi mais elevado em quase todos os segmentos da folha do genótipo R quando cultivado em condição de alto N. Esses resultados sugerem que o N somado ao grau de responsividade influenciam na fotossíntese. Curiosamente, o genótipo NR apresentou um maior número de transcritos diferencialmente expressos em resposta ao N. Por outro lado, o número de transcritos com altos níveis de expressão foi maior no genótipo R. Além disso, evidenciamos que a regulação transcricional de diversos processos relacionados com o crescimento e desenvolvimento foliar foi modulada pelo N, variando de acordo com a responsividade e segmento foliar. Os resultados obtidos no presente estudo ajudaram a compreender como é o estabelecimento da fotossíntese ao longo da folha de cana-de-açúcar e identificar as bases moleculares relacionadas com o efeito do N no desenvolvimento foliar e fotossintético (AU)

• Processo FAPESP: 14/03562-2 - Análise fisiológica, transcricional e de metabólitos de diferentes estágios de desenvolvimento da folha +1 de cana-de-açúcar
• Beneficiário: Denis Bassi
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado