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dc.creatorGarcia, Bruno de Oliveira-
dc.date.accessioned2024-05-15T15:23:07Z-
dc.date.available2024-05-15T15:23:07Z-
dc.date.issued2024-05-15-
dc.date.submitted2022-12-09-
dc.identifier.citationGARCIA, B. de O. Desenvolvimento de variedade de cana-de-açúcar (Saccharum spp.) geneticamente modificada para controle pós-transcricional da enzima polifenol oxidase (PPO). 2023. 183 p. Tese (Doutorado em Biotecnologia Vegetal) - Universidade Federal de Lavras, Lavras, 2022.pt_BR
dc.identifier.urihttp://repositorio.ufla.br/jspui/handle/1/59124-
dc.description.abstractSugarcane is the main raw material to produce sugar and around 80% of the sugar produced worldwide comes from this agricultural crop. Post-processing enzymatic browning of sugarcane juice caused by Polyphenol Oxidase (PPO) can impair sugar production, requiring more clarification steps to produce white sugar. The PPO enzymatic action causes the loss of health-beneficial components, such as phenolic compounds. These compounds add desirable nutritional properties to some types of sugar, such as demerara and brown sugar, since phenolic compounds are substrates for this enzyme. This industrial problem can be overcome through genetic improvement, creating new transgenic varieties using techniques like RNAi, aiming to control the transcription of PPO genes. This study evaluated the PPO metabolic profile and enzymatic activity of four sugarcane varieties: RB92579, RB07818, RB951541, and SP791011. In three sections of the culm (upper third, middle third, and lower third) the metabolic profile was evaluated with the enzyme in its activated form and in the presence of an enzyme inhibitor to detect which compounds were consumed. The RB92579 variety showed juice darkening greater than 70% darker, and also differed from the other varieties qualitatively and quantitatively in its composition, showing a higher concentration of phenolic compounds, PPO substrates. RB07818, RB951541, and SP791011 varieties did not show significant differences in their metabolic profile. Enzymatic activity varied according to the metabolic profile and analyzed tissue, and it was possible to assess in all varieties that the upper third had higher PPO enzymatic activity. RB07818, RB951541, and SP791011 have lighter juice and lower concentration of compounds that are PPO substrates, also the browning is not majorly connected to the enzymatic action of this enzyme. Once the enzymatic activity of all varieties was characterized, a search was carried out in the SP80- 3280 variedade genome for PPO gene candidates. Twenty-six candidates were detected, and the one with the highest expression was selected as a target for transcriptional control based on RNAi technique. Two varieties were transformed: i) SP80-3280 due to its sequenced genome and well-established transformation protocol, and ii) RB92579 which shows high PPO activity. Twenty-nine transformed events were obtained for the SP80-3280 variety, while the RB92579 transformed plants did not regenerate satisfactorily, showing slow and stagnant shoot development and root absence. This phenomenon can be attributed to the PPO control expression since the transformation controls developed as expected morphologically; however, further analyses need to be carried out for verification. The obtained events for the SP80-3280 variety showed resistance to the selector agent, glufosinate ammonium, and possible post-transcriptional control of PPO genes. This study made it possible to understand factors that influence PPO action in different sugarcane varieties, in addition to advancing the development of plant biotechnology techniques, such as RNAi, for the control of enzymatic browning, which can reduce production costs and preserve the nutritional quality of sugar.pt_BR
dc.description.sponsorshipCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)pt_BR
dc.languageporpt_BR
dc.publisherUniversidade Federal de Lavraspt_BR
dc.rightsacesso abertopt_BR
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by/4.0/*
dc.subjectEscurecimento enzimáticopt_BR
dc.subjectPolifenol oxidasept_BR
dc.subjectPerfil metabólicopt_BR
dc.subjectRNAipt_BR
dc.subjectTransformação genéticapt_BR
dc.subjectBrowningpt_BR
dc.subjectPolyphenol oxidasept_BR
dc.subjectMetabolic profilept_BR
dc.subjectGenetic transformationpt_BR
dc.titleDesenvolvimento de variedade de cana-de-açúcar (Saccharum spp.) geneticamente modificada para controle pós-transcricional da enzima polifenol oxidase (PPO)pt_BR
dc.title.alternativeDevelopment of sugarcane variety (Saccharum spp.) genetically modified for post-transcriptional control of the enzyme polyphenol oxidase (PPO)pt_BR
dc.typetesept_BR
dc.publisher.programPrograma de Pós- Graduação em Biotecnologia Vegetalpt_BR
dc.publisher.initialsUFLApt_BR
dc.publisher.countrybrasilpt_BR
dc.contributor.advisor1Paiva, Luciano Vilela-
dc.contributor.advisor-co1Molinari, Hugo Bruno Correa-
dc.contributor.referee1Kobayashi, Adilson Kenji-
dc.contributor.referee2Fragoso, Rodrigo da Rocha-
dc.contributor.referee3Livramento, Kalynka Gabriella do-
dc.description.resumoA cana-de-açúcar é a principal matéria-prima para a produção de açúcar e cerca de 80% do açúcar produzido no mundo é proveniente dessa cultura agrícola. O escurecimento enzimático pós-processamento do caldo de cana causado pela Polifenol Oxidase (PPO) pode prejudicar a produção de açúcar, exigindo mais etapas de clarificação para produzir o açúcar branco. A ação enzimática da PPO causa a perda de componentes benéficos à saúde, como os compostos fenólicos. Esses compostos agregam propriedades nutricionais desejáveis a alguns tipos de açúcar, como o demerara e o mascavo. O escurecimento enzimático pela PPO, pode ser superado por meio do melhoramento genético, criando novas variedades transgênicas por meio de técnicas como o RNAi, que controla a transcrição dos genes PPO. Este estudo avaliou o perfil metabólico de PPO e a atividade enzimática de quatro variedades de cana-de- açúcar: RB92579, RB07818, RB951541 e SP791011. Em três seções do colmo (terço superior, terço médio e terço inferior) foi avaliado o perfil metabólico de cada variedade, com a enzima em sua forma ativada e na presença de um inibidor enzimático para detectar quais compostos foram consumidos. A variedade RB92579 apresentou suco com escurecimento superior a 70% quando comparado as demais variedades, e diferiu das demais variedades qualitativa e quantitativamente em sua composição, apresentando maior concentração de compostos fenólicos, substratos de PPO. As variedades RB07818, RB951541 e SP791011 não apresentaram diferenças significativas em seu perfil metabólico. A atividade enzimática variou de acordo com o perfil metabólico e tecido analisado, sendo possível avaliar em todas as variedades que o terço superior apresentou maior atividade enzimática PPO. RB07818, RB951541 e SP791011 possuem suco mais leve e menor concentração de compostos que são substratos do PPO, também o escurecimento não está majoritariamente ligado à ação enzimática desta enzima. Uma vez caracterizada a atividade enzimática de todas as variedades, foi realizada uma busca no genoma da variedade SP80-3280 por candidatos ao gene PPO. Vinte e seis candidatos foram detectados, e aquele com maior expressão foi selecionado como alvo para controle transcricional baseado na técnica de RNAi. Duas variedades foram transformadas: i) SP80-3280 devido ao seu genoma sequenciado e protocolo de transformação bem estabelecido, e ii) RB92579 que apresenta alta atividade de PPO. Vinte e nove eventos transformados foram obtidos para a variedade SP80-3280, enquanto as plantas transformadas RB92579 não se regeneraram satisfatoriamente, apresentando desenvolvimento lento e estagnado da parte aérea e ausência de raízes. Este fenômeno pode ser atribuído à expressão do controle PPO, uma vez que os controles de transformação se desenvolveram morfologicamente como esperado; no entanto, análises adicionais precisam ser realizadas para verificação. Os eventos obtidos para a variedade SP80-3280 mostraram resistência ao agente seletor glufosinato de amônio e possível controle pós-transcricional dos genes PPO. Este estudo possibilitou compreender a ação da PPO em diferentes variedades de cana-de-açúcar, além de avançar no desenvolvimento de técnicas de biotecnologia vegetal, como o RNAi, para o controle do escurecimento enzimático, o que pode reduzir os custos de produção e preservar a qualidade nutricional do açúcar.pt_BR
dc.publisher.departmentInstituto de Ciências Naturaispt_BR
dc.subject.cnpqBiologiapt_BR
dc.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/6909323701209553pt_BR
Aparece nas coleções:Biotecnologia Vegetal - Doutorado (Teses)



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