Análise filogenética e caracterização funcional de genes BAHD de cana-de-açúcar potencialmente envolvidos com a incorporação de ácidos hidroxicinâmicos na parede celular

• Ano de defesa: 2019
• Autor(a) principal: Souza, Amanda Fanelli de
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: Ácidos Hidroxicinâmicos; BAHD; Cana-de-açúcar; Hydroxycinnamic Acid; Sugarcane
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/97/97131/tde-25082021-111408/

O uso eficiente da biomassa lignocelulósica de cana-de-açúcar em biorefinarias é um desafio dada a baixa digestibilidade desses materiais. Em gramíneas, o conteúdo dos ácidos hidroxicinâmicos é um dos fatores que contribui para a recalcitrância da parede celular. Genes da superfamília BAHD envolvidos na adição dos ácidos hidroxicinâmicos ferúlico (FA) e p-cumárico (pCA) (subclado de Mitchell) foram caracterizados funcionalmente em gramíneas, e têm potencial de aplicação no aumento da digestibilidade da parede celular. Dessa forma, os objetivos desse trabalho foram a identificação dos genes da família BAHD em cana-de-açúcar, identificação de genes candidatos com potencial função relacionada à incorporação de ácidos hidroxicinâmicos e caracterização funcional dos genes selecionados com potencial biotecnológico ScAt10 e ScAt4. Utilizando métodos de bioinformática foi feita uma análise filogenética da família BAHD em gramíneas. Usando bancos de ESTs e RNA-Seq de cana-de-açúcar, foram identificados transcritos pertencentes à família BAHD e a análise in silico do padrão de expressão dos genes do clado de Mitchell deu suporte ao provável papel de alguns genes. A análise de expressão dos genes do clado de Mitchell ao longo do desenvolvimento do colmo de híbridos de cana-de-açúcar (H89 e H321) por RT-qPCR, revelou que de uma forma geral esses genes foram mais expressos no entrenó mais jovem. Os genes ScAt10 e ScAt4 foram inseridos em vetores de super-expressão (pzp221b:Ox) e silenciamento por RNAi (pzp221b:RNAi), os quais foram transformados na gramínea modelo milho (Zea mays). As linhagens de superexpressão Ox:ScAt10 apresentaram um aumento muito significativo (~170 vezes) no teor de pCA, especificamente na hemicelulose, e redução no teor de FA (~10x). Ademais, pelo menos um evento de silenciamento ScAt4:RNAi apresentou diminuição de ~3x de pCA especificamente na lignina, porém nas linhagens de super-expressão Ox:ScAt4 não foram detectadas alterações no conteúdo de pCA/FA da parede celular. Os resultados sugerem que ScAt10 possui atividade relacionada à incorporação de pCA na hemicelulose, que pode ser explorada para aumento da digestibilidade.