Resumo: Cana-de-açúcar é a principal cultura usada para a produção de etanol e sacarose. É híbrido de Saccharum officinarum e S. spontaneum, e apresenta alta concentração de sacarose nos colmos e resistência a intempéries ambientais. Apesar de sua grande importância, cana-de-açúcar ainda possui muitas lacunas que permeiam sua fisiologia e genética, em especial os processos envolvendo hormônios vegetais. Em plantas modelos, os estudos de vias hormonais foram feitos, inicialmente, usando mutantes de componentes específicos de suas vias. Usando essa estratégia, pode-se entender de forma direta a função de hormônios e de componentes de suas vias. Já em cana-de-açúcar, seu genoma altamente polipoide e aneuploide, torna os estudos de mutantes inviável, o que direcionou ao uso diferentes abordagens para o estudo envolvendo hormônios vegetais. Atualmente, sabe-se que o fitohormônio etileno apresenta crucial importância para o processo de maturação e crescimento da cana-de-açúcar, no entanto, seus mecanismos moleculares ainda são obscuros. A principal forma de estudar a ação do etileno tem sido através da aplicação de Ethephon, um composto liberador de etileno. Porém, para estudos de desenvolvimento, essa abordagem apresenta desvantagens, uma vez que os resultados são frutos de respostas pontuais ao hormônio, o que pode não representar a resposta ao longo do ciclo vegetativo. Com o objetivo de estudar a influência do etileno ao longo do desenvolvimento da cana-de-açúcar, usamos a técnica de RNA de inferência (RNAi) para silencias enzimas chaves para a produção de etileno (ÁCIDO 1-AMINOCICLOPROPANO-1-CARBOXÍLICO SINTASE (ACS)), dessa forma reduzindo a produção endógena desse hormônio. Foi avaliado mudanças no desenvolvimento das plantas, conteúdo de sacarose, fotossíntese, aparato antioxidante não enzimático e expressão de genes ligados ao crescimento e resposta ao etileno. Foi possível observar que a baixa produção de etileno pode induzir o crescimento da cana-de-açúcar, reduzir a fotossíntese sem alterar os níveis finais de sacarose no colmo, induz a produção de substâncias com capacidades antioxidantes nas folhas. Adicionalmente, os dados de expressão gênica mostraram que a baixa produção de etileno pode induzir a expressão de diversos fatores de transcrição envolvidos com o crescimento da planta e resposta primária do etileno. Contraditoriamente, foi observado que uma proteína DELLA, repressora do crescimento, teve sua expressão aumentada. Os resultados aqui mostrados e discutidos são apenas o início do entendimento mais profundo da ação do etileno em cana-de-açúcar, e podem fornecer base para estudos futuros Ver menos

Abstract: Sugarcane is the main crop used for production of ethanol and sucrose. It is a hybrid of Saccharum officinarum and S. spontaneum, with high concentration of sucrose in the stems and resistance to environmental stress. Despite of its great importance, sugarcane still has many gaps involving its physiology and genetics, especially the processes involving plant hormones. In model plants, studies of hormonal pathways were initially carried out using mutants of specific components of their pathways. Using this strategy is possilble to directly understand the function of hormones and their pathway components. In sugarcane, on the other hand, its highly polypoid and aneuploid genome makes studies of mutants unfeasible, which led to the use of different approaches for plant hormones studies. Currently, it is known that ethylene phytohormone has crucial importance for the maturation and growth process of sugarcane, however, its molecular mechanisms are still obscure. The main way to study the action of ethylene has been through the application of Ethephon, an ethylene releasing compound. However, for development studies, this approach has disadvantages, since the results are consequence of a unique point of hormone exposition, which may not represent the response throughout the vegetative cycle. In order to study the influence of ethylene throughout the development of sugarcane, we used the inference RNA (RNAi) technique for silencing key enzymes of ethylene biosynthesis pathway (AMINOCYCLOPROPANE-1-CARBOXYLIC ACID SYNTHASE (ACS)), thereby, reducing the endogenous production of this hormone. Were evaluated changes in plant development, sucrose content, photosynthesis, non-enzymatic antioxidant apparatus and expression of genes linked to growth and response to ethylene. It was possible to observe that the low production of ethylene can induce the growth of sugarcane, reduce photosynthesis without altering the final levels of sucrose in the stem, and induces the production of substances with antioxidant capacities in the leaves. Additionally, gene expression data showed that low ethylene production can induce the expression of several transcription factors involved in ethylene growth and primary response. Contradictory, it was observed that a growth-repressing protein DELLA had its expression increased. The results shown and discussed here are just the beginning of a deeper understanding of the action of ethylene on sugarcane, and may provide foundation to future studies Ver menos