Perfil fisiológico e proteômico de variedades de sorgo sacarino (sorghum bicolor l. Moench) constrastantes em resposta à seca
O sorgo sacarino é uma variedade de Sorghum bicolor que produz grande concentração de açúcares fermentescíveis nos colmos. Por essa razão, tais plantas representam alternativa para os agricultores que fornecem matéria-prima para a produção de etanol, sobretudo no período de entressafra da cana-de-aç...
| Main Author: | OLIVEIRA, Melquisedec de Sousa |
|---|---|
| Other Authors: | CALSA JUNIOR, Tercilio |
| Format: | doctoralThesis |
| Language: | por |
| Published: |
Universidade Federal de Pernambuco
2019
|
| Subjects: | |
| Online Access: |
https://repositorio.ufpe.br/handle/123456789/33541 |
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ir-123456789-335412019-09-24T05:05:54Z Perfil fisiológico e proteômico de variedades de sorgo sacarino (sorghum bicolor l. Moench) constrastantes em resposta à seca OLIVEIRA, Melquisedec de Sousa CALSA JUNIOR, Tercilio http://lattes.cnpq.br/4858903672564764 http://lattes.cnpq.br/2775650529232362 Biocombustíveis Sorgo Biotecnologia O sorgo sacarino é uma variedade de Sorghum bicolor que produz grande concentração de açúcares fermentescíveis nos colmos. Por essa razão, tais plantas representam alternativa para os agricultores que fornecem matéria-prima para a produção de etanol, sobretudo no período de entressafra da cana-de-açúcar. Quando comparado à outras culturas, como o milho e a cana-de-açúcar, o sorgo possui vantagens, como o ciclo de produção mais curto e, principalmente, maior tolerância ao déficit hídrico. Apesar da relevância econômica e biotecnológica, os mecanismos moleculares relacionados à tolerância à seca não estão bem elucidados, sobretudo com base em caracterização fenotípica associada a análise proteômica. Assim, o presente trabalho objetivou determinar as repostas fisiológicas e bioquímicas de diferentes variedades de sorgo sacarino, bem como as principais proteínas relacionadas a resposta à seca, utilizando análise proteômica como ferramenta de análise de expressão gênica. Em experimento de casa de vegetação, plantas das variedades nacionais IPA-SF15, IPA-46742 e EMBRAPA-BR506 foram cultivadas por 55 dias, e então submetidas ao déficit hídrico por suspensão de rega durante 72 h, com posterior reidratação. Foram determinados teor relativo de água, taxa fotossintética, condutância estomática, transpiração, concentração de clorofilas, carotenóides, MDA, prolina, grau Brixº, e atividade de enzimas antioxidantes. A análise proteômica foi realizada comparando-se a variedade fisiologicamente mais sensível e mais tolerante. Em geral, plantas de IPA-SF15 tiveram melhor desempenho em condições de seca, registrando-se maior teor de pigmentos, menor concentração de MDA, maior atividade de enzimas antioxidantes e taxa fotossíntética, em comparação à variedade mais sensível, IPA-46742. A variedade mais tolerante acumulou mais proteínas do ciclo de Calvin (RbcL, PGK), manutenção de fotossistemas (HHL1), síntese de osmólitos (PAO) e metabolitos secundários (AD2). Por outro lado, a variedade mais sensível traduziu mais proteínas de ubiquitinação e inibição de fotomorfogênse, corroborando o fenótipo sensível. Baseado-se no padrão de acúmulo de proteínas, bem como nas respostas fisiológicas, conclui-se que a maior diversidade de mecanismos eficientes empregados por IPA-SF15 representam clara vantagem sob condições de déficit hídrico. CAPES Sweet sorghums are varieties of Sorghum bicolor with great content of fermentable sugars in the stems. Therefore, these plants are attracting attention of farmers to provide feedstock material for ethanol production, mainly during sugarcane off season. When compared to other biofuel crops, such as maize and sugarcane, sweet sorghum has several advantages, such as short production cycle, and mainly, drought stress tolerance. Despite the economic and biotechnological relevance of the intrinsic abiotic stress tolerance of sorghum, the molecular mechanisms underlying such ability are not well elucidated, specially associating phenotypes characterization and proteomic analysis. So, the aim of this work was to determine the physiological and biochemical responses of different sorghum varieties under water deficit, and also identify and correlate differentially accumulated proteins to drought tolerance phenotype. In a greenhouse experiment, plants of varieties IPA-SF15, IPA-46742 and EMBRAPA-BR506 were cultivated for 55 days and, at this point, water deficit started by water withhold during 72 h, followed by rewatering. It was determined relative water content, photosynthesis rate, stomatal conductance, transpiration, chlorophylls, carotenoids, MDA and proline concentration, Brixº degree and antioxidant enzymes activities. The proteomic analysis were performed comparing the sensitive and tolerant varieties. In general, IPA-SF15 plants had better performance under drought conditions, showing less concentrations of MDA, higher antioxidant enzymes activity, concentration of pigments, proline and photosynthesis rate in comparison with the more sensitive variety IPA-46742. In addition, the most tolerant variety accumulated more proteins of Calvin-cicle (RbcL, PGK), photosystems maintenance (HHL1), osmolyte synthesis (PAO) and secondary metabolism (AD2). On the other hand, sensitive variety translated more proteins related to ubiquitination and inhibition of photomorphogenesis (UBL1, COP1), confirming the sensitive phenotype. Taken together, results from proteomics and physiological analysis suggest that the diversity of mechanisms employed by IPA-SF15 are a clear advantage under water deficit conditions. 2019-09-23T22:22:07Z 2019-09-23T22:22:07Z 2018-02-23 doctoralThesis https://repositorio.ufpe.br/handle/123456789/33541 por embargoedAccess Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/ Universidade Federal de Pernambuco UFPE Brasil Programa de Pós Graduação Rede Nordeste de Biotecnologia - RENORBIO |
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REPOSITORIO UFPE |
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Biocombustíveis Sorgo Biotecnologia |
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O sorgo sacarino é uma variedade de Sorghum bicolor que produz grande concentração de açúcares fermentescíveis nos colmos. Por essa razão, tais plantas representam alternativa para os agricultores que fornecem matéria-prima para a produção de etanol, sobretudo no período de entressafra da cana-de-açúcar. Quando comparado à outras culturas, como o milho e a cana-de-açúcar, o sorgo possui vantagens, como o ciclo de produção mais curto e, principalmente, maior tolerância ao déficit hídrico. Apesar da relevância econômica e biotecnológica, os mecanismos moleculares relacionados à tolerância à seca não estão bem elucidados, sobretudo com base em caracterização fenotípica associada a análise proteômica. Assim, o presente trabalho objetivou determinar as repostas fisiológicas e bioquímicas de diferentes variedades de sorgo sacarino, bem como as principais proteínas relacionadas a resposta à seca, utilizando análise proteômica como ferramenta de análise de expressão gênica. Em experimento de casa de vegetação, plantas das variedades nacionais IPA-SF15, IPA-46742 e EMBRAPA-BR506 foram cultivadas por 55 dias, e então submetidas ao déficit hídrico por suspensão de rega durante 72 h, com posterior reidratação. Foram determinados teor relativo de água, taxa fotossintética, condutância estomática, transpiração, concentração de clorofilas, carotenóides, MDA, prolina, grau Brixº, e atividade de enzimas antioxidantes. A análise proteômica foi realizada comparando-se a variedade fisiologicamente mais sensível e mais tolerante. Em geral, plantas de IPA-SF15 tiveram melhor desempenho em condições de seca, registrando-se maior teor de pigmentos, menor concentração de MDA, maior atividade de enzimas antioxidantes e taxa fotossíntética, em comparação à variedade mais sensível, IPA-46742. A variedade mais tolerante acumulou mais proteínas do ciclo de Calvin (RbcL, PGK), manutenção de fotossistemas (HHL1), síntese de osmólitos (PAO) e metabolitos secundários (AD2). Por outro lado, a variedade mais sensível traduziu mais proteínas de ubiquitinação e inibição de fotomorfogênse, corroborando o fenótipo sensível. Baseado-se no padrão de acúmulo de proteínas, bem como nas respostas fisiológicas, conclui-se que a maior diversidade de mecanismos eficientes empregados por IPA-SF15 representam clara vantagem sob condições de déficit hídrico. |
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