Please use this identifier to cite or link to this item: http://repositorio.unicamp.br/jspui/handle/REPOSIP/332514
Type: TESE DIGITAL
Degree Level: Doutorado
Title: Physioloical, transcriptional and metabolites profile analysis of different developmental stages of sugarcane leaf +1 under different nitrogen (N) concentrations : Análise fisiológica, transcricional e do perfil metabólico de diferentes estágios de desenvolvimento da folha +1 de cana de açúcar sob diferentes concentrações de nitrogênio (N)
Title Alternative: Análise fisiológica, transcricional e do perfil metabólico de diferentes estágios de desenvolvimento da folha +1 de cana de açúcar sob diferentes concentrações de nitrogênio (N)
Author: Bassi, Denis, 1988-
Advisor: Menossi, Marcelo, 1968-
Abstract: Resumo: A cana-de-açúcar é considerada a cultura mais importante no setor bioenergético brasileiro e o investimento na obtenção de cultivares mais produtivos é constante. A fotossíntese é o principal mecanismo energético das plantas e o seu aumento pode ser considerado uma estratégia potencial de alavancar a produtividade da cana-de-açúcar. Além de fatores ambientais, alguns nutrientes podem apresentar um papel importante na fotossíntese e no desenvolvimento foliar, como é o caso do nitrogênio (N). Entretanto, a relação complexa envolvendo desenvolvimento foliar, fotossíntese e N é algo pouco explorado na cana-de-açúcar. Sendo assim, os objetivos principais do presente trabalho foram verificar as diferenças fisiológicas, transcricionais e do perfil metabólico em diferentes estágios de desenvolvimento da folha de cana-de-açúcar e explorar o efeito do N no estabelecimento da fotossíntese e em outros processos relacionados com o crescimento e desenvolvimento foliar. Para isto, análises fisiológicas, transcricionais e do perfil metabólico foram realizadas em 4 diferentes segmentos (base zero, base, meio e ponta) ao longo da folha +1 de cana-de-açúcar em dois experimentos distintos. No primeiro experimento, plantas de um único genótipo foram cultivadas sem aplicação diferencial de N, enquanto no segundo plantas de dois genótipos contrastantes, um responsivo (R) e outro não responsivo (NR) quanto à resposta ao N, foram cultivadas sob baixa e alta concentração de N. Os 4 segmentos apresentaram diferenças fisiológicas que indicam uma capacidade fotossintética diferencial entre eles. Além disso, o perfil transcricional de cada segmento da folha de cana-de-açúcar apresentou diferenças significativas quando comparado com os dados da literatura relativos à folha de milho, indicando diferenças na regulação transcricional entre as folhas das duas espécies. O N e a responsividade dos genótipos influenciaram o grau de senescência, o processo de carboxilação mediado pela PEPcase e o acúmulo diferencial de açúcares ao longo da folha. Uma maior concentração dos metabólitos relacionados com a fotossíntese foi observada em quase todos os segmentos foliares do genótipo R em comparação ao NR quando cultivados sob alta concentração de N. Os níveis de malato e piruvato foram mais altos na região mediana da folha no genótipo R em comparação ao NR sob alta concentração de N. Além disso, o nível de ribose foi mais elevado em quase todos os segmentos da folha do genótipo R quando cultivado em condição de alto N. Esses resultados sugerem que o N somado ao grau de responsividade influenciam na fotossíntese. Curiosamente, o genótipo NR apresentou um maior número de transcritos diferencialmente expressos em resposta ao N. Por outro lado, o número de transcritos com altos níveis de expressão foi maior no genótipo R. Além disso, evidenciamos que a regulação transcricional de diversos processos relacionados com o crescimento e desenvolvimento foliar foi modulada pelo N, variando de acordo com a responsividade e segmento foliar. Os resultados obtidos no presente estudo ajudaram a compreender como é o estabelecimento da fotossíntese ao longo da folha de cana-de-açúcar e identificar as bases moleculares relacionadas com o efeito do N no desenvolvimento foliar e fotossintético

Abstract: Sugarcane is considered the most important crop in the Brazilian bioenergetic sector and the investments to obtain cultivars with higher productivity are constant. A potential strategy to leverage sugarcane yields is the increase of photosynthesis, the main energetic mechanism in plants. Besides several environmental factors, some nutrients, such as the nitrogen (N), present an important role in photosynthesis. However, the complex relation between leaf development, photosynthesis and N is poorly understood in sugarcane. Therefore, this study aimed to verify the differences in physiological, transcriptional and metabolic profile in different developmental stages along sugarcane leaf blade and to explore the effect of N in the photosynthesis establishment and other processes related to growth and leaf development. To achieve these goals, physiological, transcriptional and metabolic analyses were realized in four different leaf segments (base zero, base, middle and tip) along the leaf +1 in two distinct experiments. In the first experiment, plants were grown without differential N supply, while in the second one plants of two contrasting genotypes, one responsive (R) and other nonresponsive (NR) to N supply were grown under low and high N conditions. The four leaf segments presented physiological differences, which indicated a differential photosynthetic capacity among them. Furthermore, transcriptional analysis revealed the presence of a development gradient along sugarcane leaf, as observed in other grass species, such as maize. However, the transcriptional profile of each segment showed significant differences when compared to segments of the maize leaf, indicating a distinct transcriptional regulation between these two species. The N and genotype responsiveness determined the senescence degree, the carboxylation process mediated by PEPcase and the differential accumulation of soluble sugars along the sugarcane leaf. A higher concentration of metabolites related to photosynthesis was observed in almost all leaf segments of the R genotype compared to the NR genotype under high N conditions. The levels of malate and pyruvate were higher in the median region of leaf in the R genotype in comparison to NR genotype under high N conditions. Furthermore, the level of ribose was higher in almost all leaf segments of R genotype when cultivated under high N. This suggests that N and the genotype responsiveness influenced photosynthesis. Curiously, the NR genotype showed the highest number of differentially expressed transcripts in response to N supply. On the other hand, the number of transcripts with high expression level was greater in the R genotype. In addition, we evidenced that the transcriptional regulation of diverse pathways related to growth and leaf development was modulated by N and varied according to the responsiveness of the genotypes and the leaf segment. The results presented provided a better understanding on the photosynthesis establishment along the sugarcane leaf and the molecular basis involved with N effect on leaf development and photosynthesis
Subject: Cana-de-açúcar
Fotossíntese
Nitrogênio
Language: Inglês
Editor: [s.n.]
Date Issue: 2018
Appears in Collections:FEA - Tese e Dissertação

Files in This Item:
File SizeFormat 
Bassi_Denis_D.pdf9.24 MBAdobe PDFView/Open


Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.