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metadata.teses.dc.title: Perspectivas sobre o florescimento da cana-de-açúcar: integrando fotoperíodo e metabolismo energético
metadata.teses.dc.title.alternative: Insights on sugarcane flowering: integrating photoperiod and energetic metabolism
metadata.teses.dc.creator: Schumacher, Pedro Vitor
metadata.teses.dc.creator.Lattes: lattes.cnpq.br/3424253596193312
metadata.teses.dc.contributor.advisor1: Chalfun Júnior, Antonio
metadata.teses.dc.contributor.referee1: Coelho, Carla Priscila
metadata.teses.dc.contributor.referee2: Bruzi, Adriano Teodoro
metadata.teses.dc.contributor.referee3: Bicalho, Elisa Monteze
metadata.teses.dc.contributor.referee4: Marchiori, Paulo Eduardo Ribeiro
metadata.teses.dc.subject: Saccharum spp.
Regulação do florescimento
Metabolismo de carboidratos
Flowering Locus T
Carbohydrate metabolism
Flowering regulation
metadata.teses.dc.date.issued: 15-Apr-2019
metadata.teses.dc.description.sponsorship: Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)
metadata.teses.dc.identifier.citation: SCHUMACHER, P. V. Perspectivas sobre o florescimento da cana-de-açúcar: integrando fotoperíodo e metabolismo energético. 2019. 95 p. Tese (Doutorado em Fisiologia Vegetal) - Universidade Federal de Lavras, Lavras, 2019.
metadata.teses.dc.description.resumo: O florescimento é um fator limitante a produção de cana-de-açúcar pois prejudica o armazenamento de sacarose, e, consequentemente, o rendimento da cultura. O fotoperíodo é o principal fator ambiental responsável pela indução floral da cana-de-açúcar. A transição para o estádio reprodutivo é controlada por sinais endógenos e ambientais que induzem a expressão de genes integradores do florescimento. Entre esses genes, destaca-se o FLOWERING LOCUS T (FT), sua transcrição ocorre em função de alterações no comprimento do dia. Tanto em monocotiledôneas quanto em dicotiledôneas genes homólogos ao FT atuam na indução floral, sua expressão é considerada limitante na promoção do florescimento. O fotoperíodo, juntamente com o relógio circadiano, promove mudanças a níveis moleculares, levando à expressão de genes envolvidos na indução floral e também a níveis fisiológicos e bioquímicos. Entre essas mudanças, destaca-se o metabolismo de carboidratos que, inicialmente, pode atuar na indução do florescimento e posteriormente, em cana-de-açúcar, causa perda de produtividade. A sacarose e outros intermediários do metabolismo de carboidratos, como a trealose e enzimas envolvidas em sua síntese, podem atuar na indução do florescimento. Em cana-de-açúcar foram identificados genes homólogos a TPS (STPSI e STPSII) e ao o FT, e, possivelmente, algum desses homólogos do FT desempenhe um papel fundamental na indução floral dessa planta via fotoperíodo, podendo ou não, atuar juntamente como genes homólogos ao TPS. Nesse sentido, objetivou-se, com a realização desse trabalho, o entendimento do processo de indução floral via fotoperíodo e suas relações com o metabolismo de carboidratos. Foram realizadas análises in silico de possíveis ortólogos do FT em cana-de-açúcar, caracterização da expressão qualitativa em diferentes tecidos da planta e quantitativa do possível indutor do florescimento ScFT6 ao longo do dia e em cultivares de cana-de-açúcar contrastantes para o florescimento. Além disso, plantas de cana-de-açúcar foram submetidas a duas condições de fotoperíodo (dia encurtando e dia alongando) e, durante a indução desses tratamentos, foram analisadas trocas gasosas ao longo do período de condução do experimento, expressão em tempo real dos genes ScFT6, SPSI e SPSII e determinação dos teores de açúcares redutores (amido e sacarose). Entre os possíveis homólogos do FT identificados em cana-de-açúcar, destacou-se o gene ScFT6, quepossui uma sequência com domínio conservado e aminoácidos em posições características de genes da família PEBP indutores do florescimento. A expressão do gene ScFT6, semelhante a outros FTs indutores do florescimento encontrado em outras espécies, ocorre em folhas maduras e no meristema apical de parte aérea e é controlada pelo ritmo circadiano. Variedades com comportamento distinto para o florescimento apresentam expressão variável do gene ScFT6. A redução do comprimento do dia, responsável pela indução do florescimento em cana-de-açúcar pela via fotoperiódica, promove aumento da expressão do possível indutor do florescimento ScFT6, além de promover o aumento da expressão de STPSII, um sinalizador do status de carbono da planta. O gene ScFT6 não tem sua expressão correlacionada a níveis de carboidrato das plantas de cana-de-açúcar. Possivelmente o ScFT6 atua na indução floral da cana-de-açúcar exclusivamente pela transmissão do sinal luminoso.
metadata.teses.dc.description.abstract: Flowering is a limiting factor to sugarcane production because it impairs the storage of sucrose and, consequently, the crop yield.The photoperiod is the main environmental factor responsible for the floral induction in sugarcane. The transition to the reproductive stage is controlled by endogenous and environmental signals that induce the expression of flowering integrating genes. Among these genes, FLOWERING LOCUS T (FT) stands out: its transcription occurs as a function of day length alterations. In both monocotyledons and dicotyledons genes homologous to FT act in floral induction and their expression is considered limiting in flowering promotion. The photoperiod, together with the circadian clock promotes changes at molecular levels, leading to the expression of genes involved in floral induction, and at physiological and biochemical levels. Among the provoked alterations is the carbohydrate metabolism, which initially can act in the flowering induction and later, in sugarcane, causes a loss of productivity. Sucrose and other intermediates of carbohydrate metabolism, such as trehalose and enzymes involved in its synthesis, may act to induce flowering. Homologous genes to TPS (STPSI and STPSII) and to FT have already been identified in sugarcane, and possibly, some of these FT homologues play a key role in the floral induction of this plant through photoperiod and may or may not act together as genes homologous to TPS. In this sense, the purpose of this work was to understand the process of floral induction through photoperiod and its relations with carbohydrate metabolism.We have done in silico analysis of possible orthologues of FT in sugarcane, characterization of qualitative expression in different plant tissues and characterization of quantitative expression of the putative flowering promoter ScFT6 both throughout the day and in sugarcane cultivars contrasting in relation to flowering. Besides that, sugarcane plants were submitted to two photoperiod conditions (shortening day and elongating day). During these treatments, gas exchanges were analyzed throughout the conduction period of the assay, as well as real-time expression of ScFT6, SPSI and SPSII genes and determination of the contents of reducing sugars (starch and sucrose). Among the possible FT homologues identified in sugarcane, stands out the ScFT6 gene, which has a conserved domain sequence and amino acids at characteristic positions of blossoming inducing PEBP family genes. The expression of the ScFT6 gene, like other flowering inducersFTs found in other species, occurs in mature leaves and shoot apexbeen controlled by the circadian rhythm. Varieties with distinct behavior for flowering have variable expression of the ScFT6 gene. Reduction in day length, responsible for flowering induction in sugarcane through photoperiod, increases expression of the putative flowering promoter ScFT6, besides promoting the increase in expression of STPSII, sign of carbon status of the plant. The expression of ScFT6 gene was not correlated to carbohydrate levels in sugarcane plants. Possibly it acts in the flowering induction exclusively by the luminous signal transmission.
metadata.teses.dc.description: Arquivo retido, a pedido do autor, até abril de 2020.
metadata.teses.dc.identifier.uri: http://repositorio.ufla.br/jspui/handle/1/33581
metadata.teses.dc.publisher: Universidade Federal de Lavras
metadata.teses.dc.language: por
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