Interações entre o relógio biológico e a sinalização do estado energético em plantas do complexo Saccharum

• Ano de defesa: 2021
• Autor(a) principal: Jesus, Felipe Marcelo Almeida de
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: Biological clock; Cana-de-açúcar; Energy metabolism; Metabolismo energético; Relógio biológico; Sugarcane; Target of Rampamicyn(TOR); Transcrição; Transcription
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/46/46131/tde-28042022-142343/

A cana-de-açúcar e a cana energia são plantas intercruzáveis que compõe o complexo Saccharum. Estas plantas são fonte de biomassa para produção de açúcar, biocombustíveis, eletricidade, entre outros, e utilizam a energia assimilada pela fotossíntese de forma contrastante, ainda que ambas resultem em alta produtividade. O relógio biológico é um mecanismo molecular que gera informações sobre a hora do dia em conjunto com estímulos ambientais, adaptando respostas fisiológicas em prol de otimizar o desenvolvimento dos organismos em um ambiente cíclico, processo que regula cerca de 64% dos genes de cana-deaçúcar no campo. Em organismos sésseis como as plantas, o recorrente processo de produção de energia apenas durante o período luminoso, gera ritmos de metabólitos que influenciam na atividade de enzimas quinases que assim funcionam como sensores do estado energético, em vias conservadas nos eucariotos. Porém, pouco se sabe a respeito de como estes sinais são percebidos a nível transcricional, principalmente em plantas cultiváveis. Para elucidar como estas vias atuam em conjunto em plantas do complexo Saccharum, medimos o nível de transcrição de componentes do relógio biológico, de subunidades que compõe o complexo TOR, e da subunidade catalítica de SnRK1, KIN10. Medimos o desempenho do relógio biológico das variedades através da quantificação de amido em quatro pontos temporais, para obter uma dinâmica de produção e consumo, processo que é regulado pelo relógio biológico e tem genes com perfil de expressão rítmicos em cana de-açúcar. Curiosamente, uma das quatro variedades onde identificamos provável perfil rítmico de consumo de amido é a S.officinarum SP80-3280, cana-de-açúcar utilizada anteriormente para estudos de relógio biológico. Os nove acessos foram divididos em dois grupos com base em sua partição de carbono contrastante. HF (high fiber) com mais fibras e perfilho e grupo HS (high sucrose), com maior armazenamento de açúcares e amido que HF, em todos os horários de coleta, e com baixa produção de fibras. Estes grupos não diferem em expressão dos componentes de relógio biológico, no entanto, HS tem maior transcrição de uma subunidade do complexo TOR, em apenas um dos horários analisados (ZT12). Em conjunto, a expressão dos componentes do relógio biológico divide os acessos entre os que possuem altos níveis de transcrição de ScLHY, no ZT03, e os que possuem maior transcrição dos genes PRR59, 73 e 95, no ZT12, grupos com contrastante partição de carbono. A transcrição dos sensores energéticos se correlaciona no começo da noite em acessos de HS e Krakatau e, no começo da manhã, em acessos de HF e IN84-105, sem agrupar as variedades por espécie ou destino de carbono. Este trabalho sugere que há diferentes níveis de correlação entre a transcrição dos genes mensurados e as contrastantes partições de carbono das plantas do complexo Saccharum.