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Type: DISSERTAÇÃO DIGITAL
Degree Level: Mestrado
Title: Construção do atlas transcriptômico de 3 genótipos de Agave com potencial aplicação bioenergética em regiões áridas e semi-áridas
Title Alternative: Transcriptomic atlas of 3 Agave genotypes with potential application in bioenergy production in arid and semi-arid regions
Author: Marone, Marina Pupke, 1994-
Advisor: Carazzolle, Marcelo Falsarella, 1975-
Abstract: Resumo: O gênero Agave tem sido estudado principalmente por conta de seus mecanismos de tolerância à seca; mas, além disso, apresenta alta produtividade em áreas de baixa pluviosidade e baixos teores de lignina, fatores interessantes para sua aplicação na produção de biocombustíveis. Embora a produção comercial de Agave spp. para bioenergia ainda não tenha sido demonstrada, diversas espécies são cultivadas comercialmente para produção de fibras e bebidas alcoólicas, principalmente. O Brasil é o maior exportador das fibras provenientes de Agave sisalana. Porém, a produção de fibras utiliza apenas 4% das folhas, sendo o restante descartado; esse descarte pode ser utilizado para produção de etanol de segunda geração, pois contém grande quantidade de celulose e hemicelulose, entre outros compostos. Não há genoma disponível para nenhuma espécie de Agave nem muitos estudos publicados sobre os recursos genéticos das espécies presentes no Brasil. Neste trabalho, foram analisados os transcriptomas de folha, caule e raiz de três genótipos de Agave (A. sisalana, A. fourcroydes e híbrido 11648) coletados em um banco de germoplasma numa região com muito baixa pluviosidade. Os três transcriptomas foram montados separadamente, resultando em 26.779, 30.962 e 28.320 genes para A. fourcroydes, A. sisalana e híbrido 11648 respectivamente. Os principais genes expressos e os tecido-específicos foram analisados, mostrando muitas proteínas heat shock e ubiquitinas. Foi feita uma análise de expressão diferencial e de enriquecimento, onde foram encontrados diferentes termos de GO (Gene Ontology) relacionados ao estresse abiótico nos três tecidos, inclusive proteólise. Na análise de redes de coexpressão foi possível observar como alguns genes interessantes têm padrões de expressão diferentes entre os genótipos; também foi encontrado um módulo exclusivo no híbrido 11648, com genes de importância para a síntese de parede celular e resistência à seca. Além disso, foi feita uma análise de genômica comparativa entre espécies produtoras e não produtoras de biomassa, que nos mostrou famílias expandidas de proteínas heat shock em Agave, além de uma família exclusiva de calose sintase entre A. sisalana, híbrido 11648 e Saccharum spontaneum

Abstract: Agaves are plants that present high productivity in dry areas because of their efficient drought resistance mechanisms. Some Agaves are used to produce alcoholic beverages and fibers, although studies have suggested that some species could be used as feedstock to produce second generation ethanol in marginal lands. It is the case of Agave sisalana, which is used to produce sisal fibers, of which Brazil is the main producer and exporter. This production process utilizes only 4% of the leaves; currently, the rest of the material is discarded, but could be used for second generation ethanol because of its high content of cellulose and hemicellulose, among other compounds. There is no genome available for any Agave species nor many published studies about the genetic features of the genotypes cultivated in Brazil. In this context, transcriptomic analysis is an appropriate strategy to explore the genetics of these plants without a reference genome. We have analyzed the leaf, stem and root transcriptomes of three of the most fiber-producing genotypes (A. fourcroydes, A. sisalana and 11648 hybrid) collected from a germplasm bank located on a region with low rainfall. We assembled the 3 transcriptomes separately, finding 26,779, 30,962 and 28,320 genes for A. fourcroydes, A. sisalana and 11648 hybrid, respectively. The most expressed genes and tissue-specific ones were analyzed, showing a lot of heat shock proteins and ubiquitins. The differential expression and subsequent enrichment analysis showed different GO (Gene Ontology) terms related to abiotic stress, including proteolysis, in all three tissues. In the coexpression network analysis we have found interesting genes with different expression patterns between the genotypes; also, we have found an exclusive module for 11648 hybrid containing cell wall biosynthesis related genes as well as drought resistance ones. Finally, a comparative genomics analysis between our genotypes and high and low biomass production species showed us that Agaves have many expanded heat shock protein families; also, there are four exclusive families related to cell wall synthesis between Agaves and Saccharum spontaneum
Subject: Agave
Sisal
Transcriptoma
Biomassa
Plantas - Tolerância à seca
Language: Português
Editor: [s.n.]
Citation: MARONE, Marina Pupke. Construção do atlas transcriptômico de 3 genótipos de Agave com potencial aplicação bioenergética em regiões áridas e semi-áridas. 2019. 1 recurso online (96 p.) Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia, Campinas, SP.
Date Issue: 2019
Appears in Collections:IB - Tese e Dissertação

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