Estudo comparativo do transcriptoma diurno de folhas +1 em diferentes genótipos do Complexo Saccharum spp. cultivados em campo

• Ano de defesa: 2024
• Autor(a) principal: Santos, Ana Paula Avelino dos
• 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: Análise transcriptômica; Cana-de-açúcar; Circadian clock; Co-expression network; Melhoramento molecular; Molecular breeding; Productivity; Produtividade; Rede de co-expressão; Relógio circadiano; Sugarcane; Transcriptomic analysis
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/46/46131/tde-11042025-103824/

O objetivo deste trabalho foi analisar comparativamente no tempo o transcriptoma de folhas +1 de oito genótipos contrastantes para açúcar e fibras (Complexo Saccharum spp.), cultivados em campo e coletados ao amanhecer e anoitecer, com o intuito de encontrar evidências sobre como o relógio circadiano pode aumentar a produtividade da cana-de-açúcar. Neste trabalho, propusemos e executamos um delineamento experimental alternativo que nos permitiu identificar uma grande proporção de transcritos rítmicos, em diferentes genótipos de cana-de-açúcar, a partir de apenas dois pontos temporais. A análise dos dados mostrou que as diferenças entre os genótipos analisados não residem apenas no conjunto global de transcritos identificados, mas também em como eles são expressos em diferentes momentos do dia. Nestes genótipos, são abundantes pela manhã transcritos rítmicos associados a processos de biossíntese, captação de luz e transporte. Já ao anoitecer, predominam aqueles associados as vias que envolvem o processamento da informação genética. Apesar de, em média, 41 ± 4,2% dos transcritos serem diferencialmente expressos entre estes horários, apenas 10,4% deles são simultaneamente expressos em todos os genótipos, o que pode ser atribuído a variabilidade genética entre as espécies do Complexo Saccharum. Dentre as vias bioquímicas mais abundantes, os genótipos com altos teores de açúcar exibem a maior proporção de transcritos rítmicos identificados, principalmente nas vias que envolvem a síntese de proteínas e sinalização mediada por auxinas. Ao analisar a rede de co-expressão dos transcritos, identificamos módulos altamente correlacionados com os horários do dia e com altos teores de açúcar e fibras. Dentre os módulos mais abundantes, há aqueles que apresentam os genes do relógio circadiano ScLHY, ScPRR73 e ScPRR59, estes dois últimos presentes em um módulo positivamente correlacionado com altos teores de açúcar e negativamente correlacionado com altos teores de fibras. Coletivamente, estes dados mostram que o relógio circadiano desempenha papel importante no estabelecimento do fenótipo observado entre os genótipos. Ao analisar o transcriptoma em dois momentos diferentes do dia, identificamos genes associados ao relógio circadiano, metabolismo de carboidratos e resposta a estresses mediada por ABA, que apresentaram perfil distinto de expressão, dependendo do momento do dia, entre genótipos com teores contrastantes de açúcar e fibras. Estes genes podem configurar alvos potenciais ao melhoramento e ressaltam a relevância do horário do dia na seleção de alvos candidatos. Estudos que buscam identificar ritmos transcricionais em campo, são uma fonte valiosa de informações que podem ser utilizadas para aumentar a produtividade de espécies cultivadas, ao garantir desde a otimização de práticas de cultivo, quanto a seleção de alvos candidatos ao melhoramento. Ambos essenciais para garantir o desenvolvimento sustentável da cana-de-açúcar, principalmente no cenário atual de crise climática.