Fisiologia e proteômica enriquecida de parede celular em cana-de-açúcar (Saccharum spp.) sob estresse por radiação ultravioleta B e seca - SOUZA, Amanda Emanuella Rocha de (2015)
A cana-de-açúcar é uma das principais fontes de açúcar e etanol do planeta. A planta é um híbrido de duas espécies de gramíneas C4, que tem alto desempenho fotossintético. Os efeitos das mudanças climáticas, como o aumento dos níveis de UVB e seca, junto com a elevação nos custos do petróleo aliadas às necessidades estratégicas de produção de energia, impeliram ações em nível global para o desenvolvimento de pesquisas na área de combustíveis renováveis. Atualmente, a conversão de material lignocelulósico da parede celular de cana-de-açúcar em açúcares fermentáveis para produção de etanol vem sendo considerada como uma alternativa promissora para aumentar a produção de etanol necessária para atender à demanda mundial. Do ponto de vista funcional, a parede celular é essencial para o crescimento e diferenciação, sinalização, resposta e defesa contra estresses bióticos e abióticos. Devido à importância da cultura e aos danos ocasionados pelos estresses ambientais UVB e seca, este trabalho apresentou três enfoques principais: o desenvolvimento de um protocolo para extração de proteínas enriquecida de parede celular em tecido foliar de cana-de-açúcar; o estudo em cana-de-açúcar da interação entre os fatores de estresse UVB e seca moderada; e o estudo da imposição dos estresses simultâneos UVB e estresse hídrico severo, em busca de uma melhor compreensão da interação desses estresses abióticos nos processos fisiológicos, enzimáticos e no proteoma diferencial em cana-de-açúcar. O desenvolvimento do protocolo para extração de proteínas com enriquecimento para parede celular de folhas de cana-de-açúcar foi eficiente e validou a utilização conjunta dos extratos com CaCl2 e LiCl para maior representatividade do proteoma extracelular nesta espécie. De maneira geral, os estresses impostos nos dois estudos provocaram alterações significativas no proteoma da fração enriquecida de parede celular nas folhas de cana-de-açúcar, bem como, ocasionaram estresse oxidativo nas duas variedades. As proteínas diferencialmente acumuladas identificadas nos dois estudos podem estar associadas a mecanismos de regulação gênica, ligadas as variações fisiológicas, enzimáticas e metabólicas aqui detectadas, potencialmente responsáveis pela tolerância ao déficit hídrico e à radiação UVB. Na aplicação dos estresses simultâneos, seca moderada e UVB, a análise por espectrometria de massas identificou 14 proteínas responsivas a estresses, fotossíntese e enzimas da parede celular associados à biossíntese de ligninas e/ou flavonóides. Durante a interação simultânea com déficit hídrico severo e UVB, o proteoma da cana-de-açúcar em análise por espectrometria de massas identificou 42 proteínas especialmente envolvidas em defesa celular, resposta a estresse abiótico, biossíntese de lignina, síntese de flavonóides e algumas constituintes de parede celular. Os resultados obtidos compõem um conjunto de proteínas (e genes codificantes) promissoras como marcadores funcionais auxiliares no melhoramento genético, para desenvolvimento de variedades tolerantes ao estresse hídrico e UVB.