Resumo: Os agaves têm desempenhado um papel crucial em regiões semiáridas há séculos, sendo frequentemente a única opção viável de cultivo nessas áreas desafiadoras. Com a transição para a bioeconomia, a agavecultura emerge como uma importante estratégia para o desenvolvimento sustentável. A ampla diversidade genética dentro desse gênero oferece um enorme potencial para bioenergia, bioprodutos e agricultura resiliente às mudanças climáticas. O Brasil possui uma tradição consolidada na produção de agaves para fibra e pode se tornar líder nesse campo. No entanto, a crise de mercado causada pelas fibras sintéticas impactou o desenvolvimento dessa cultura no país, tanto do ponto de vista científico quanto tecnológico. Projetos de longo prazo, como o programa de melhoramento genético, foram interrompidos, e o sistema de produção tornou-se agroextrativista. Para restaurar o papel proeminente dessa cultura e aproveitar plenamente os benefícios econômicos e ambientais dos agaves, é necessário desenvolver recursos genéticos. Esta tese, dividida em quatro capítulos, explora a importância dos recursos genéticos na consolidação de uma nova era da agaveicultura. O primeiro capítulo destaca os desafios tecnológicos a serem superados para estabelecer os agaves como uma nova fonte para bioetanol, além de seu potencial para reduzir a competição por uso de terras e melhorar a segurança alimentar e energética. No segundo capítulo, por meio da transcriptômica, identificamos diversos mecanismos moleculares e alvos que os melhoristas podem buscar para melhor compreender a produção de biomassa e as respostas ao estresse abiótico em Agave. No terceiro capítulo, estabelecemos um novo banco de germoplasma com base em cultivares resgatadas de programas de melhoramento genético interrompidos, caracterizando as plantas por meio de marcadores moleculares e características morfofisiológicas. Por fim, o quarto capítulo apresenta o desenvolvimento de uma ferramenta de diagnóstico molecular para a doença de podridão do caule do sisal, o principal problema fitossanitário que afeta os agaves no país. A epidemiologia molecular utilizando esse teste destaca a fragilidade do sistema de produção atual, mas também indica possíveis correlações entre a sintomatologia da doença e o estado nutricional, assim como variações genotípicas. Esses recursos genéticos capacitam os pesquisadores futuros a desenvolver variedades aprimoradas de agaves, mais resilientes às mudanças climáticas, com maior produtividade e características desejáveis para aplicações específicas Ver menos

Abstract: For centuries, agaves have played a crucial role in semiarid regions worldwide, often serving as the only viable crop option in these challenging environments. As we transition into a bioeconomy era, agaveculture emerges as a crucial component of sustainable development strategies worldwide. The vast genetic diversity within this genus offers immense potential for bioenergy, bioproducts, and climate-resilient agriculture. Brazil has a long tradition in producing agaves developed for fiber and can become a leader in this field. However, the market crisis triggered by synthetic fibers has impacted the development of this crop in the country, both from a scientific and technological standpoint. Long-term projects, like the Agave breeding program, have been discontinued, and the production system has become reliant on agro-extractivism. To restore this crop to its prominent role and unlock the full economic and environmental benefits of agaves, genetic resources must be developed. This thesis, structure in four chapters, explores the significance of genetic resources in shaping a new era of agaveculture. The first chapter highlights the technological challenges that must be overcome to establish agaves as a new bioethanol feedstock, its potential to alleviate land competition, and enhance food and energy security. In the second chapter, using transcriptomics, we have identified several molecular mechanisms and targets that breeders can pursue to better understand biomass architecture and abiotic stress responses in Agave. Moving on to the third chapter, we organize a new germplasm bank based on rescued cultivars from the previous Agave breeding program and characterize the plants using molecular markers and morphophysiological traits. Finally, the fourth chapter introduces the development of a molecular diagnostic tool for sisal bole rot disease, the main phytosanitary problem affecting Agave in the country. The molecular epidemiology using this test highlights the fragility of the current production system but also indicates possible correlations between disease symptomatology and nutritional status, as well as potential effects of different cultivars. These genetic resources empower future researchers to develop improved varieties of agaves that are more resilient to climate change, have higher productivity, and possess desired traits for specific applications Ver menos