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Document Type: Tese
Title: Diversidade genética e respostas in vitro aos estresses hídrico e salino em Saccharum spp.
Authors: Oliveira, Leila Albuquerque Resende de
Issue Date: 25-Jan-2019
Advisor: Lédo, Ana da Silva
Resumo : A recente busca por combustíveis renováveis que substituam o petróleo e não sejam tão agressivos ao meio ambiente faz da cana-de-açúcar um produto de importância global por possibilitar um desenvolvimento mais sustentável. O Brasil é o maior produtor mundial da cultura. Com a expansão do plantio da cana-de-açúcar em áreas com condições climáticas variáveis, principalmente regiões secas e salinas, torna-se essencial a utilização de tecnologias que permitam identificar rapidamente genótipos com diferentes graus de tolerância aos diferentes estresses abióticos, visando sua utilização em programas de melhoramento. Além disso, a utilização efetiva de recursos genéticos armazenados em bancos de germoplasma, tanto para ampliação da base genética como para introdução de características de interesse, é dependente da sua caracterização e avaliação molecular. Assim, o objetivo deste trabalho foi avaliar a diversidade genética de acessos de Saccharum do Banco Ativo de Germoplasma da Embrapa Tabuleiros Costeiros, e caracterizá-los in vitro quanto à tolerância aos estresses salino e hídrico, para uso em hibridações em programas de melhoramento genético e intercâmbio de germoplasma. Os experimentos foram realizados nos Laboratórios de Biologia Molecular, e de Cultura de Tecidos de Plantas da Embrapa Tabuleiros Costeiros. Para a avaliação molecular de 26 acessos, 16 primers foram utilizados, resultando em 87 fragmentos com 91,13% de polimorfismo. A similaridade dos indivíduos variou entre 0,22 e 0,87. Os indivíduos mais próximos geneticamente foram RB867515 e RB92579, e os mais distantes foram PI240785 e NSL 291970. Por meio da UPGMA houve a formação de quatro grupos distintos, o que demonstrou haver uma diversidade alta no BAG Saccharum. Para o estresse hídrico in vitro, foram utilizadas brotações adventícias de cinco acessos das espécies Saccharum robustum, Saccharum spontaneum e Saccharum officinarum, cultivadas em meio Murashige e Skoog em cinco potenciais hídricos, 0, -0.3, -0.6, -0.9, -1.2 MPa, induzidos por manitol. Sobrevivência, comprimento das brotações e raízes, número de brotações e raízes, biomassa, teor de prolina nas folhas e atividade de enzimas antioxidantes foram analisados. Houve diferença entre as espécies, e ainda, dentro da mesma espécie de cana-de-açúcar quando submetidas ao estresse hídrico in vitro, sendo que S. officinarum demonstrou ser mais tolerante. A prolina pode ser utilizada como um indicador bioquímico de resposta ao estresse hídrico em acessos de cana-de-açúcar e seu acúmulo foi intensificado nos acessos de S. robustum e S. spontaneum. A atividade da catalase permaneceu inalterada com o aumento do estresse nos acessos avaliados. Já para o estresse salino in vitro, foram utilizadas brotações de acessos das espécies Saccharum robustum, Saccharum spp., S. officinarum, cultivadas em meio Murashige e Skoog, em cinco concentrações 0, 50, 100, 150, 200 mM de NaCl. Comprimento e número de brotações e de raízes, massa fresca, massa seca, teor de prolina nas folhas, conteúdo de clorofila total e alterações morfológicas dos tecidos foliares foram analisados. O crescimento in vitro dos acessos Saccharum robustum, Saccharum spp. e Saccharum officinarum é afetado pela salinidade induzida por NaCl. O acúmulo de prolina e decréscimo de clorofila é intensificado em Saccharum spp., além de mudança na anatomia de células, caracterizando-se como mais sensível ao sal.
Abstract: In the context of the recent search for renewable fuels that replace oil and are environmentally less harmful, sugarcane comes into focus as a product of global importance for enabling a more sustainable development. Brazil is the world's largest producer of the crop. Due the expansion of sugarcane cultivation into areas with variable climatic conditions, mainly into dry and saline regions, the use of technologies that allow the rapid identification of genotypes, with different tolerance degrees to several abiotic stresses, for exploitation in breeding programs, becomes imperative. In addition, an effective use of the genetic resources stored in germplasm banks, both to increase the genetic base and introgress traits of interest, requires prior characterization and molecular evaluation. Thus, the objective of this study was to assess the genetic diversity of Saccharum accessions in the genebank of Embrapa Coastal Tablelands (BAG Saccharum), and to characterize them in vitro for tolerance to salt and water stress, with a view to hybridizations and germplasm exchange in breeding programs. The experiments were carried out at the Laboratories of Molecular Biology and of Plant Tissue Culture, of Embrapa Coastal Tablelands. For the molecular evaluation of 26 accessions, 16 primers were used, resulting in 87 fragments with 91.13% polymorphism. The similarity of plants ranged from 0.22 to 0.87. The genetically closest plants were RB867515 and RB92579, and the most distant were PI240785 and NSL 291970. By the unweighted pair-group method based on arithmetic averages (UPGMA), four distinct groups were formed, indicating a high diversity in the BAG Saccharum. To evaluate water stress in vitro, adventitious shoots of five Saccharum robustum, S. spontaneum and S. officinarum cultivars, were cultivated in Murashige -Skoog medium, at five hydric potentials (0, -0.3, -0.6, -0.9, -1.2 MPa), induced by mannitol. Survival, shoot and root length, number of shoots and roots, bioweight, proline content in leaves and activity of antioxidant enzymes were analyzed. Differences among the sugarcane species as well as within the same species were observed under different water stress levels in vitro. Saccharum officinarum was found to be the most tolerant. Proline can be used as a biochemical indicator of response to water stress in sugarcane accessions and its accumulation was intensified in S. robustum and S. spontaneum accessions. Catalase activity remained unchanged under increased stress in the accessions evaluated. Saccharum robustum, Saccharum spp., S. officinarum, cultivated in Murashige -Skoog medium, were used at five concentrations (0, 50, 100, 150, 200 mM NaCl). Shoot and root length and number, fresh weight, dry weight, proline leaf content, total chlorophyll content and morphological alterations of the leaf tissues were analyzed. The in vitro growth of S. robustum, Saccharum spp. and S. officinarum accessions was affected by NaCl-induced salinity. Proline accumulation and chlorophyll decrease are intensified in Saccharum spp., aside from changes in the cell anatomy, characterizing the species as more salt-sensitive than the others.
Keywords: Cana-de-açúcar
Clorofila
Histologia
Prolina
Enzimas
Marcadores biológicos
Ajuste osmótico
Enzimas antioxidantes
Marcadores moleculares ISSR
Prolina
Osmotic adjustment
Chlorophyll
Antioxidant enzymes
Histology
Molecular markers ISSR
Proline
Subject CNPQ: CIENCIAS AGRARIAS
Sponsorship: Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES
Language: por
Institution: UFS
Program Affiliation: Pós-Graduação em Agricultura e Biodiversidade
Citation: OLIVEIRA, Leila Albuquerque Resende de. Diversidade genética e respostas in vitro aos estresses hídrico e salino em Saccharum spp. 2019. 87 f. Tese (Doutorado em Agricultura e Biodiversidade) - Universidade Federal de Sergipe, São Cristóvão, SE, 2019.
URI: http://ri.ufs.br/jspui/handle/riufs/11646
Appears in Collections:Doutorado em Agricultura e Biodiversidade

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