Parâmetros agronômicos e expressão gênica de transportadores de nitrato em cana energia e cana-de-açúcar

Abstract

Resumo: A cana-de-açúcar tem grande impacto na economia brasileira e faz com que o Brasil tenha a posição número um na produção mundial de cana-de-açúcar e derivados. Essa cultura agrícola é uma das apostas na procura por combustíveis renováveis que minimizem impactos ambientais e a utilização do petróleo como fonte energética. Nesse contexto a cana energia, um hibrido de cana-de-açúcar, é uma promessa que possui eficiente produção de biomassa e enfoque na produção de energia, eletricidade e etanol de segunda geração. Adicionado a isso, há evidencias sobre a cana energia possuir capacidade de ser plantada em locais com solos de baixa fertilidade. Para que ocorra bom desenvolvimento da cultura e consequentemente adequada produtividade, o manejo agrícola utiliza o nitrogênio como parte da adubação. O nitrogênio desempenha papel metabólico, fisiológico e estrutural nas plantas, sendo componente essencial ao desenvolvimento vegetal. A forma mais comum desse nutriente é a forma mineral de nitrato. A absorção desse nitrato ocorre por meio de proteínas transportadoras transmembranas derivadas de diversas famílias gênicas. Deste modo o objetivo geral do trabalho foi avaliar a resposta ao nitrato de amônio em parâmetros agronômicos e na expressão gênica de transportadores de nitrato em genótipos de cana-de-açúcar e cana energia. No primeiro capitulo foi feita a avaliação da resposta de 16 genótipos de cana energia e dois de cana-de-açúcar, na presença de duas concentrações de nitrogênio, baixa (0,5 mM) e alta (5 mM), para então ser feito uma seleção de genótipos de cana energia com resultados contrastantes. Por meio de parâmetros agronômicos de altura, massa seca de raízes, massa seca da parte aérea e diâmetro de colmo, foram selecionados os genótipos: PRBIO-137, genótipo de melhor resposta ao nitrogênio em concentração baixa, PRBIO-172 como contrastante e RB867515 por ser um genótipo de cana-de-açúcar convencional, ter grande importância comercial no Brasil e ter apresentado resultados similares a PRBIO-172. No segundo capitulo foi avaliada a expressão gênica dos transportadores de nitrato NRT1.1 e NRT2.1 nas duas concentrações de nitrogênio previamente avaliadas. Para esse experimento, foi observado que houve maior expressão gênica, e consequentemente, maior absorção de nitrogênio, para os dois genes e nos três genótipos avaliados na concentração mais alta de nitrato de amônio. Palavras-chave: RT-PCR; Saccharum spp; nitrogênio, crescimento vegetal.

Abstract: Sugarcane has a great impact on the Brazilian economy and makes Brazil be the number one in the world production of sugarcane and its derivatives. This crop is one of the main sources of sustainable fuels to minimize environmental impacts and the use of oil as an energy source. In this context, energy cane, a hybrid of sugarcane, is a new promise that has an efficient production of biomass and focus on the production of energy, electricity and second-generation ethanol. There is an evidence that energy cane has the capacity to be cultivated in low fertility soils. For the adequate crop development and consequently high productivity, the management uses nitrogen as part of fertilization. Nitrogen plays a metabolic, physiological and structural role in plants, being an essential component for plant development. The most usual form of this nutrient is the mineral form of nitrate. The uptake of this nitrate occurs by transport proteins that are composed of several gene families. Thus, the general aim of the work was to evaluate the response to ammonium nitrate by agronomic parameters and gene expression of nitrate transporters in sugarcane and energy cane genotypes. The first chapter, evaluated the response of 16 genotypes of energy cane and two of sugarcane in the presence of two concentrations of nitrogen, low (0.5 mM) and high (5 mM), to be done a selection of contrasting energy cane genotypes. By agronomic parameters of height, leaves dry matter, root dry matter and culm diameter, the genotypes select were: PRBIO-137, genotype with the best response to low-dose nitrogen, PRBIO-172 as the contrasting and RB867515 to be a conventional sugarcane genotype, has great commercial matter in Brazil and have shown similar results to PRBIO-172. The second chapter, the gene expression of NRT1.1 and NRT2.1 was evaluated in the two nitrogen doses previously evaluated. For this experiment, it was achieved a higher gene expression, and consequently, better nitrogen uptake, for the two genes and in the three genotypes evaluated at the highest concentration of ammonium nitrate. Keywords: RT-PCR; Saccharum spp; plant growth; nitrogen