Resumo: A cana-de-açúcar ("Saccharum" spp.) é uma planta pertencente à família Poaceae, apta a climas tropicais e subtropicais, cujo centro de origem é possivelmente o sudeste asiático. As plantas cultivadas são derivadas de hibridações interespecíficas que resultaram em híbridos com genomas complexos, grandes (10 Gb), altamente poliploides e aneuplóides. Cada variedade tem características únicas devido a este perfil diferenciado. A cana-de-açúcar é responsável por 24% dos produtos e subprodutos alimentícios consumido mundialmente, ocupando uma área cultivada de aproximadamente 22 milhões de hectares. O sorgo ("Sorghum bicolor") e a cana-de-açúcar conservam forte sintenia genômica devido a sua proximidade filogenética e o sorgo ainda possui capacidade de acumular açúcar, característica desejada pelos programas de melhoramento genético e produtores de cana-de-açúcar. Este estudo partiu de um Quantitative Trait Locus (QTL) para Brix previamente mapeado no genoma de sorgo, e usando a sintenia entre os dois organismos, a região ortóloga foi acessada e recuperada em duas variedades de cana-de-açúcar, a saber SP80-3280 e IACSP93-3046. A região recuperada foi analisada quanto a sua estrutura e as duas variedades foram comparadas entre si, com a sequência monoplóide disponível da variedade R570 e com uma das espécies ancestrais dos híbridos, Saccharum spontaneum. Para encontrar genes candidatos a acúmulo de açúcar na região-alvo foram combinadas as seguintes abordagens: análise comparativa da região genômica, levantamento dos genes encontrados e intersecção das informações genéticas e possíveis papéis biológicos das proteínas resultantes de cada gene, análise da expressão desses genes com transcriptoma dos internódios jovens e maduros, análise de genes diferencialmente expressos (DEGs) nesses tecidos e a construção de uma rede de coexpressão gênica para detectar possíveis interações genéticas dos genes da região-alvo. Tais abordagens foram escolhidas para avaliar a região dado o caráter poligênico e altamente complexo do acúmulo de açúcar e juntas formaram uma estratégia integrativa que evidenciou três genes candidatos contidos apenas nessa região: Prolil Oligopeptidase (POP), ABA 8’hidroxilase (ABA 8’ OH) e Fator de Resposta ao Etileno 109 (ERF109) Ver menos

Abstract: Sugarcane ("Saccharum" spp.) is a plant belonging to Poaceae family, suited to tropical and subtropical climates, with its center of origin possibly in Southeast Asia. Cultivated plants are derived from interspecific hybridizations that have resulted in hybrids with complex, large genomes (10 Gb), highly polyploid, and aneuploid. Each variety has unique characteristics due to this differentiated profile. Sugarcane accounts for 24% of globally consumed food and food by-products, occupying a cultivated area of approximately 22 million hectares. Sorghum ("Sorghum bicolor") and sugarcane maintain strong genomic synteny due to their phylogenetic proximity, and sorghum still has the ability to accumulate sugar, a characteristic strongly desired by sugarcane genetic breeding programs and producers. This study started from a previously mapped Quantitative Trait Locus (QTL) for Brix in the sorghum genome, and using synteny between the two organisms, the orthologous region was accessed and retrieved in two sugarcane varieties, namely SP80-3280 and IACSP93-3046. The recovered region was analyzed for its structure, and the two varieties were compared with each other, with the available monoploid sequence of the R570 variety, and with one of the ancestral species of hybrids, Saccharum spontaneum. To find candidate genes for sugar accumulation in the target region, the following approachs were combined: comparative analysis of the genomic region, survey of the genes found, intersection of genetic information and possible biological roles of the resulting proteins from each gene, analysis of the expression of these genes with transcriptome of young and mature internodes, analysis of differentially expressed genes (DEG) in these tissues, and construction of a gene coexpression network to detect possible genetic interactions of genes in the target region. These approachs were chosen to evaluate the region given the polygenic and highly complex nature of sugar accumulation and together made one integrative strategy. This strategy identified three candidate genes contained only in this region: Prolil Oligopeptidase (POP), ABA 8’hydroxylase (ABA 8’ OH), and Ethylene Response Factor 109 (ERF109) Ver menos