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Tipo: Tese
Título: ANÁLISE METABOLÔMICA POR RMN E QUIMIOMETRIA DE CANA-DE-AÇÚCAR (SACCHARUM spp.) SOB DÉFICIT HIDRÍCO E GENETICAMENTE MODIFICADA PARA SUPEREXPRESSÃO DO GENE NPK1
Autor(es): Tainara Andrade do Nascimento
Primeiro orientador: Glaucia Braz Alcantara
Resumo: A baixa disponibilidade de água por alguns períodos durante o cultivo da cana-de-açúcar impacta negativamente a sua produtividade, cuja demanda global do biocombustível etanol requer estratégias para amenizar esse e outros fatores. Uma alternativa é o desenvolvimento de variedades mais tolerantes à seca. Nesse contexto, o gene NPK1 (Nicotina protein kinase 1), proveniente do tabaco (Nicotiana tabacum L.), demostrou ser promissor em outros cultivares sob condições de estresse hídrico, pois sua superexpressão gênica inicia uma cascata metabólica de proteínas-quinases ativadas por MAPKs (mitogen-activated protein kinase). Desta forma, o presente estudo propôs usar a RMN (Ressonância Magnética Nuclear) de 1H na análise metabolômica de folhas de cana-de-açúcar (Saccharum officinarum) geneticamente modificada para a superexpressão do gene NPK1. As plantas transgênicas foram criadas pelo IDR (GUERZONI, 2015), por dois métodos de transformação genética, via Agrobacterium tumefaciens (AGRO) e biobalística (CV), e comparadas com plantas convencionais (CONT). As plantas foram submetidas a intervalos de déficit hídrico acumulativo (T0 à T4) e reidratadas (T5). Folhas destas foram coletadas e submetidas a análises de RMN de 1H associada às técnicas quimiométricas, permitindo investigar os metabólitos presentes nas folhas dos extratos aquosos e metanólicos. Os resultados apontaram que a principal fonte de variação foi o nível de estresse hídrico e as investigações das vias metabólicas apontam que genótipos diferentes acionam prioritariamente vias metabólicas diferentes. O genótipo CONT mostrou-se mais suscetível ao início do estresse, já as plantas AGRO destacaram-se por sua tolerância no início e sua recuperação metabólica distinta após a reidratação, essa última observação relaciona-se a indícios do processo de lignificação nas folhas. O genótipo CONT evidenciou a presença de antioxidantes (DAC e APGG) e aminoácidos, enquanto o genótipo CV utilizou metabólitos primários e especializados (triacilglicerídeos - TAG, aminoácidos e antioxidantes – Trigonelina e APGG) e o genótipo AGRO acionou majoritariamente metabólitos primários (TAG e açúcares) como forma de defesa, o que lhe conferiu maior tolerância ao déficit hídrico.
Abstract: The low water availability during certain periods of sugarcane cultivation negatively impacts its productivity, and the global demand for the biofuel ethanol requires strategies to mitigate these factors. One alternative is the development of varieties that are more drought-tolerant. In this context, the NPK1 gene (Nicotina protein kinase 1), derived from tobacco (Nicotiana tabacum L.), has shown promise in other cultivars under water stress conditions, as its gene overexpression initiates initiates a metabolic cascade of proteins activated by MAPKs (mitogen-activated protein kinase). Thus, this study aimed to use 1H Nuclear Magnetic Resonance (NMR) in the metabolomic analysis of leaves from genetically modified sugarcane (Saccharum officinarum) with NPK1 gene overexpression. Transgenic plants were created by IDR (GUERZONI, 2015) using two genetic transformation methods, via Agrobacterium tumefaciens (AGRO) and biolistic (CV) and compared with conventional plants (CONT). The plants were subjected to cumulative water deficit intervals (T0 to T4) and rehydrated (T5). Leaves were collected and subjected to 1H NMR analyses associated with chemometric techniques, allowing the investigation of metabolites present in leaves from aqueous and methanolic extracts.The results indicated that the main source of variation was the level of water stress, and metabolic pathway investigations revealed that different genotypes primarily activate different metabolic pathways. The CONT genotype proved to be more susceptible to the onset of stress, while the AGRO plants stood out for their tolerance at the beginning and distinct metabolic recovery after rehydration, the latter observation being related to indications of the lignification process in the leaves. The CONT genotype showed the presence of antioxidants (DAC and APGG) and amino acids, while the CV genotype utilized primary and specialized metabolites (triacylglycerides - TAG, amino acids, and antioxidants - Trigonelline and APGG), and the AGRO genotype mainly activated primary metabolites (TAG and sugars) as a defense mechanism, giving it greater tolerance to water deficit.
Palavras-chave: Cana transgênica, RMN, análises quimiométricas, seca, metabolômica
País: Brasil
Editor: Fundação Universidade Federal de Mato Grosso do Sul
Sigla da Instituição: UFMS
Tipo de acesso: Acesso Restrito
URI: https://repositorio.ufms.br/handle/123456789/8196
Data do documento: 2023
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