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Type: TESE DIGITAL
Degree Level: Doutorado
Title: Transcriptômica de plantas de Eucalyptus globulus e Eucalyptus grandis em resposta à variação de temperatura e CO2 : Transcriptomics of Eucalyptus globulus and Eucalyptus grandis plantlets under temperature and carbon dioxide variation
Title Alternative: Transcriptomics of Eucalyptus globulus and Eucalyptus grandis plantlets under temperature and carbon dioxide variation
Author: Feltrim, Daniela, 1983-
Advisor: Mazzafera, Paulo, 1961-
Abstract: Resumo: As mudanças climáticas globais afetam de forma direta os ecossistemas e podem diminuir a biodiversidade mundial. As plantas representam os maiores reservatórios naturais de carbono fixado na Terra e entender como estes fatores abióticos afetam sua fisiologia e composição é de grande importância para os anos vindouros. Os efeitos da alta temperatura e alto dióxido de carbono tem sido alvo de inúmeros estudos com espécies diversas, desde lenhosas como Pinus e Eucalyptus, até leguminosas como soja (Glycine max). Muitos aspectos fisiológicos como taxa fotossintética, biomassa, condutância estomática e comprimento de fibras têm sido explorados, porém não têm sido reportados trabalhos utilizando baixa temperatura associada ao alto dióxido de carbono. Utilizamos neste trabalho duas espécies de eucalipto. A primeira espécie, E. grandis, apresenta melhor desenvolvimento em temperatura mais altas e E. globulus é mais adaptada à climas frios. A qualidade de madeira também difere entre estas duas espécies. A primeira possui maior rendimento volumétrico a de outras espécies plantadas no país, mais fácil manuseio e o dobro de quantidade de celulose em relação à lignina. E. globulus possui caules mais finos e longos com propriedades mais adequadas para produção de papel, além de possuir maior quantidade de unidades siringil, resultando em maior rendimento de celulose por volume de madeira. Para alcançar nosso objetivo procuramos tratar as plantas por aproximadamente quatro semanas sob condições controladas de temperatura e CO2 e analisamos as alterações na expressão gênica destas duas espécies no caule, através de RNAseq. No Capítulo I foi dada atenção aos genes relacionados aos vários componentes da parede celular e fatores de transcrição associados. Uma pequena análise da partição de carbono entre sacarose e amido foi destacada e finalmente foi analisado o perfil dos oligômeros de lignina e a razão S/G. De maneira geral, foi possível detectar modificações transcricionais entre as duas espécies e entre os tratamentos de temperatura e concentração de dióxido de carbono. Este panorama utilizando baixa e alta temperatura associadas a um clima rico em dióxido de carbono permite entender melhor as respostas fisiológicas e gênicas que cercam a formação da madeira destas duas espécies de Eucalytpus e possivelmente de outras lenhosas. Além de explorar os dados dessa maneira, também estudamos a expressão de genes codificando para aquaporinas (Capítulo II) e genes relacionados com a produção de substâncias denominadas surfactantes (Capítulo III). Surfactantes são substâncias encontradas no xilema que impedem a formação de microbolhas, evitando assim a embolia, que leva à obstrução do fluxo da seiva, limitando a parte aérea de água. O estudo de aquaporinas se deu porque sob alta demanda transpiratória ocorre fluxo radial de água, dos tecidos vivos do caule para o xilema, diminuindo assim a possibilidade de embolia. Tanto no caso de surfactantes como no de aquaporinas verificamos aumento de expressão de genes específicos, indicando sua participação no controle da embolia em eucalipto

Abstract: The global climate changes affect directly the ecosystems and can diminish the world biodiversity. Plants represent the biggest natural reservoir of carbon on Earth and understanding how these abiotic factors would affect their physiology and composition is of great importance for the coming years. The effects of high temperature and high carbon dioxide concentration are the main subject of innumerous studies in many species, since woody plants like Pinus and Eucalyptus to leguminous like soybean (Glycine max). Many physiological aspects like photosynthetic rate, biomass, stomatal conductance and fibers length are been explored, but there is no report of studies using low temperature and high carbon dioxide concentration. In this work, we used two Eucalyptus species. The first one, E. grandis is well adapted to high temperatures and E. globulus is better adapted to low temperature. Wood quality also differs between these species. The first one has higher volumetric yield compared to other Eucalyptus species cultivated in Brazil, better handling and higher cellulose content compared to lignin. E. globulus has thinner and longer stems which are more adequate to paper production, besides the higher siringil proportion resulting in a higher cellulose yield per volume of wood. To reach our goal we submitted plants to controlled temperature and carbon dioxide concentration during one month and a half and analyzed changes in gene expression. We put out effort in analyzing cell wall genes and associated transcription factors. A brief analysis was done in carbon partitioning between starch and sucrose and finally we analyzed lignin oligomer profiling and lignin S/G ratio. Overall, it was possible to detect transcriptional modifications between these two species under different temperatures (10°C, 20°C and 30°C) and carbon dioxide concentrations (300 ppm and 700 ppm). Our hypothetical scenario using high and low temperature associated to a high carbon dioxide concentration allow us to better understand physiological and genic responses of wood formation in these two Eucalyptus species and possibly other woody plants. We also analyzed genes which code for aquaporins (Chapter II) and surfactants (Chapter III). Surfactants are found in xylem and prevent the formation of nanobubbles, which could obstruct the sap flow from root to leaves. Aquaporins play an important function under high transpiratory demand, where there is a radial flow of water from stem living tissues to xylem, avoiding embolism. We observed an increase in these genes possibly indicating that they play an important function in embolism control
Subject: Eucalipto
Transcriptoma
Temperatura
Dióxido de carbono
Language: Multilíngua
Editor: [s.n.]
Date Issue: 2018
Appears in Collections:IB - Tese e Dissertação

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