Análises metabolômicas e transcriptômicas da variedade de cana-de-açúcar SP80-3280 ao longo do desenvolvimento no campo

Autor(es)

Maryke Wijma

• Tipo de documento: Tese de Doutorado
• Imprenta: Piracicaba.
• Instituição: Universidade de São Paulo (USP). Escola Superior de Agricultura Luiz de Queiroz (ESALA/BC)
• Data de defesa: 2020-10-30

Membros da banca

Glaucia Mendes Souza; José Gregorio Cabrera Gomez; Marcelo Menossi Teixeira

• Orientador: Glaucia Mendes Souza

Resumo

A cana-de-açúcar (Saccharum sp.) é considerada uma das culturas mais eficientes na conversão de energia solar em energia química, especificamente na forma de açúcar e biomassa, e tem sido explorada principalmente como fonte primária para a produção de açúcar e bioetanol. Melhorias no rendimento da cana são necessárias para atender às demandas crescentes de produção de açúcar e bioetanol. Para tanto, se faz necessário compreender como a planta percebe e responde às mudanças em seu ambiente externo. Em trabalhos anteriores, nosso grupo observou que a precipitação e a temperatura influenciam no rendimento e o perfil de maturação da variedade comercial SP80-3280. Experimentos de campo mostraram que a cana pode suportar o déficit hídrico da fase inicial de desenvolvimento, mantendo a fotossíntese e acúmulo de carbono na forma de fibra, especificamente produzindo colmos mais grossos, em detrimento do acúmulo de açúcar. A produção de biomassa e açúcar são caracteres complexos e necessitam de abordagens integradas para ser estudada. Optamos por desenvolver uma abordagem de biologia de sistemas integrando dados de transcriptoma e metaboloma para verificar se e quais vias metabólicas podem ser alteradas durante o ciclo de crescimento e maturação desta cultura. Desenvolvemos um pipeline analítico e estatístico para a realização de estudos de metabolômica não direcionada e sua integração, de uma forma não supervisionada, com dados transcriptômicos, destacando assim a importância da integração ao trabalhar com conjuntos de dados altamente complexos e heterogêneos. Aqui, discutimos quatro vias principais associadas ao desenvolvimento da variedade SP80-3280: via da pentose fosfato; biossíntese de fenilalanina, tirosina e triptofano; biossíntese de flavonóides; e biossíntese de fenilpropanóides, principalmente ativos em folha (fonte) e entrenó maduro (dreno). Genes candidatos (CAD, PER, PAL, F3H) dentro dessas vias são identificados como possíveis alvos para estudos futuros para melhor compreender os diferentes perfis de desenvolvimento e sua demanda de carbono. Este estudo também lança luz sobre as diferenças metabolômica e transcriptômica entre quatro tecidos anatômicos diferentes. Além disso, foram identificados compostos de valor econômico e agronômico, tais como os fenólicos e os glucosinolatos, ampliando o conhecimento sobre o metaboloma da cana e sugerindo novos usos para as partes da planta atualmente pouco exploradas. (AU)

• Processo FAPESP: 16/21008-8 - Estudo dos metabólitos de cana-de-açúcar ao longo do seu desenvolvimento em campo
• Beneficiário: Maryke Wijma
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado Direto