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Type: TESE
Title: Efeito da Giberelina 'A IND. 3' e do paclobutrazol no metabolismo de carboidratos e expressão genica da cana-de-acuçar (Saccharum sp.)
Title Alternative: Effect of gibberellic acid 'A IND. 3' and the paclobutrazol in the carbohydrates metabolism and the genetic expression of sugarcane (Saccharum sp.)
Author: Brandão, Andrea Dias
Advisor: Buckeridge, Marcos Silveira
Abstract: Resumo: A cana-de-açúcar pertence a família Poaceae e ao gênero Saccharum. Espécies pertencentes a essa família apresentam a via de fotossíntese C4, mais eficiente para a produção de biomassa quando comparadas com as plantas com metabolismo fotossintético C3 em condições de temperaturas elevadas. A cana-de-açúcar transformou-se em um importante potencial econômico e fonte de energia no mundo, devido a sua capacidade de estocar sacarose (cerca de 50% de seu peso seco) e produzir bioetanol. Nos últimos anos tornou-se alvo prioritário para diversos estudos através do melhoramento genético, biologia molecular, bioquímica e estudos fisiológicos. Os produtos provenientes da cana são amplamente utilizados pela população mundial e representam uma fonte alternativa para a geração de energia. O Brasil ocupa uma posição de destaque entre os países produtores de cana-de-açúcar (34% da produção mundial). Devido a sua origem interespecífica a cana possui um dos genomas mais complexos entre as espécies vegetais tornando-se um importante objeto de estudo para a obtenção de variedades produtivas e ou eficientes, melhor adaptadas às condições climáticas. A propagação clonal através do cultivo in vitro possibilita a obtenção mais rápida de indivíduos da espécie. A utilização de métodos de assepsia para a desinfestação e desinfecção sem causar danos aos tecidos que levam a morte da planta tornou-se um grande desafio para a obtenção de novas plântulas que permitam os estudos de biotecnologia. E o grande interesse em se estudar plantas de cana-de-açúcar se dá pelo acúmulo da sacarose, que ocorre na região do entrenó durante o desenvolvimento da planta. A genética clássica busca a melhora dessa característica, principalmente através do aumento da biomassa realizada pela fixação de carbono, no entanto, há um limitado aumento do conteúdo de sacarose. A giberelina é um fitormônio vegetal, largamente utilizada na agricultura e desempenha uma variedade de funções fisiológicas em plantas. O GA3 produzido industrialmente tem sido aplicado para estimular o crescimento da cana-de-açúcar, para auxiliar a germinação de cevada, na produção de frutas e verduras, entre outras. As giberelinas são extremamente ativas na indução do alongamento do caule. Estudos mostram que a aplicação de GAs provoca aumento no tamanho da célula e no número de células, indicando que as GAs atuam tanto no alongamento da célula como na divisão celular, o que potencializa um aumento na produtividade de sacarose. Já o paclobutrazol (PBZ) atua inibindo a biossíntese de giberelinas. Ele bloqueia a biossíntese de GA, pois interfere nos primeiros passos da rota de oxidação do caureno, impedindo a formação das GAs, e por isso funciona como um controle negativo dos mecanismos de ação das giberelinas. Tanto a presença do paclobutrazol quanto da GA3 induzem alterações da expressão de genes específicos e a ativação de vias de sinalização que agem cooperativamente na tentativa de aliviar o efeito do estresse na tentativa de estabelecer o retorno à homeostasia celular. Nosso maior objetivo nesse estudo é tentar identificar o mecanismo de ação das GAs, para permitir uma melhor compreensão das alterações tanto morfológicas e fisiológicas sofrida pelas plântulas. Para isso em nossos estudos foram selecionados genes que pudessem apresentar relação com metabolismo de carboidratos, com respostas hormonais, com metabolismo de ácidos nucleícos, com a fotossíntese, com o desenvolvimento, com divisão celular, com metabolismo de proteínas, além de diversos fatores de transcrição que possam estar envolvidos nesses processos, baseados em resultados do metabolismo de carboidratos encontrados nas analises bioquímicas das plântulas, assim como nos cortes anatômicos. O resultados mostraram interferência do GA3 no acúmulo de carboidratos, no alongamento celular, em genes relacionados com a via de transdução de sinal das AUX, biossíntese de AUX, GA, além de genes e fatores de transcrição relacionados com o ciclo celular, fotossíntese, fixação de carbono e diversos estresses, entre eles o osmótico.

Abstract: The sugarcane belongs to the grasses's family and the Saccharum genus. Species belonging to this family have the C4 photosynthesis patway, more efficient for biomass production when compared the C3 photosynthetic metabolism plants, in high temperature condicions. The sugarcane became an important economic potential and energy in the world due to its ability to store sucrose (about 50% of its dry weight) and production of bioethanol. In recent years it has become priority for several studies through breeding, molecular biology, biochemistry and physiological studies. Products from sugarcane is widely used by the world's population and represent an alternative source for energy generation. Brazil occupies an outstanding position among the countries producing sugarcane (34% of world production). Because of its interspecific origin, the sugarcane has one of the more complex genomes of plant species became an important object of study for plant breeding and productive or efficient, better adapted to climatic conditions. The clonal propagation through in vitro possible to obtain faster plants copies. The use of aseptic methods for disinfestation and disinfection without causing tissue damage leading to death of the plant has become a major challenge for the procurement of new seedlings to allow the biotechnology study. And the great interest in studying sugarcane plant is caused by the accumulation of sucrose, which occurs in the internode region during the plant development. Classical genetics search to improve this feature, mainly by increasing the biomass held by sequestration, however, there is a limited increase in sucrose content. The gibberellin is a plant phytohormone widely used in the agriculture and plays a variety of physiological functions in the plants. The sintetic GA3 has been applied to stimulate the sugarcane growth, to assist the germination of barley, the production of fruits and vegetables, among others. The gibberellins are extremely active in inducing the elongation of the stem. Studies show that the application of GAs causes an increase in cell size and cell number, indicating that GAs act both in cell elongation and cell division, which leverage an increase in sucrose yield. Since the PBZ acts by inhibiting the biosynthesis of gibberellins. It blocks the biosynthesis of GA, because it interferes in the first steps of the kaurene oxidation patway, preventing the GAs formation, and therefore acts as a negative control mechanisms of action of gibberellins. Both the presence of paclobutrazol and the GA3 induced changes in gene expression and activation of specific signaling pathways that act cooperatively in trying to alleviate the effect of stress in trying to establish a return to cellular homeostasis. Our objectivity in this study is to try to identify the mechanism of action of GAs to allow a understanding of both morphological and physiological changes experienced by seedlings. To do this in our studies we selected genes that could present relationship with carbohydrate metabolism, hormonal responses, with the metabolism of nucleic acids, through photosynthesis, with the development, with cell division, with protein metabolism, and several transcription factors that may be involved in these processes, based on results of the metabolism of carbohydrates found in the biochemical analysis of the seedlings, as well as in anatomical cuts. The results showed interference of GA3 in the accumulation of carbohydrates in cell elongation in genes related to the route of signal transduction of AUX, AUX biosynthesis, GA, in addition to genes and transcription factors related to cell cycle, photosynthesis, fixing carbon and many stresses, including the osmotic.
Subject: Cana-de-açúcar
Acido giberelico
Reação em cadeia da polimerase via transcriptase quantitativa
Carboidratos
Language: Português
Editor: [s.n.]
Date Issue: 2010
Appears in Collections:IB - Tese e Dissertação

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