Orientador: Paulo Mazzafera

Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia

Resumo: A lignina é um complexo composto fenólico vegetal cujas propriedades lhe permitem desempenhar suas funções, as quais são, principalmente, suporte mecânico dos tecidos vegetais e condução eficiente de seiva no xilema. Atualmente, a lignina é intensamente estudada, pois sua característica...

Resumo: A lignina é um complexo composto fenólico vegetal cujas propriedades lhe permitem desempenhar suas funções, as quais são, principalmente, suporte mecânico dos tecidos vegetais e condução eficiente de seiva no xilema. Atualmente, a lignina é intensamente estudada, pois sua característica hidrofóbica, altamente resistente à degradação química e enzimática, a torna indesejável durante a produção do papel e biocombustíveis. Assim, diversos estudos estão sendo conduzidos com o objetivo de se entender a biossíntese de lignina, de modo a reduzir o conteúdo ou alterar a reatividade da lignina em plantas utilizadas nestes processos. Pelo presente trabalho foi estudada a lignificação em espécies de eucaliptos utilizados para a produção de papel, utilizando-se tratamentos de baixa temperatura e estresse hídrico como moduladores da lignificação. Foram feitas análises bioquímicas da lignina e estudos da expressão de genes de sua rota biossintética, em duas regiões distintas do caule (ápice e base caulinar), em plantas submetidas aos estresses e em plantas controle. Feito isto, buscou-se relacionar a expressão dos genes analisados com as alterações bioquímicas observadas, com ênfase nas alterações que poderiam ser benéficas do ponto de vista da produção do papel. Foi observado que em híbridos urograndis P42 (Eucalyptus urophylla S. T. Blake x Eucalyptus grandis Hill ex-Maiden), a redução da expressão de LACA8, CAD2 e 4CL0 e o aumento da expressão de POX8.1 e CCR1 podem estar relacionados com as respostas bioquímicas benéficas observadas, isto é, aumento de coniferaldeído, lignina solúvel e digestibilidade da celulose. Em Eucalyptus globulus Labill, análises de plantas submetidas à seca indicaram que a redução da expressão de LACA0 e CCR1, e o aumento da expressão de POX4 e HCT1, podem estar relacionados com o aumento da digestibilidade da celulose. Além disso, uma expressão reduzida de LACA1, LACA6 e DIRI0 podem estar relacionadas com a redução no total de lignina e coniferaldeído. Adicionalmente, em E. globulus, a análise de plantas expostas a frio indicou que a redução da expressão do gene CAD1 pode estar relacionada com o aumento da lignina solúvel. Finalmente, em híbridos uroglobulus (E. urophylla S. T. Blake x E. grandis Hill ex-Maiden) x (E. globulus), comparações das amostras de bases caulinares do ensaio de seca indicaram que a redução da expressão de DIRI0 pode estar relacionada com o aumento da lignina solúvel. Deste modo, este trabalho pode indicar alguns genes possivelmente relacionados com alterações da lignina que poderiam ser benéficas do ponto de vista da produção do papel e, eventualmente, desejáveis para a produção de biocombustíveis, embora este último caso não fosse o foco do trabalho

Abstract: Lignin is a complex plant phenolic compound whose properties allow it to perform its functions, which are mainly the mechanical support of plant tissues and efficient xylem sap conduction. Currently, lignin is intensively studied because its hydrophobic feature and high resistance to...

Abstract: Lignin is a complex plant phenolic compound whose properties allow it to perform its functions, which are mainly the mechanical support of plant tissues and efficient xylem sap conduction. Currently, lignin is intensively studied because its hydrophobic feature and high resistance to chemical and enzymatic degradation makes it undesirable for the production of paper and biofuels. Thus, several studies are being conducted with the goal of understanding the biosynthesis of lignin in order to reduce the content or change the reactivity of lignin in plants used in these processes. In this work, it was studied the lignification in Eucalyptus species used for paper production. Low temperature and water stress treatments were used as modulators of lignification. Biochemical analysis of lignin and gene expression studies were performed in two distinct regions of the stem (stem tips and bases) for plants exposed to stress and control plants. After this, the observed biochemical changes (preferentially those which could be beneficial to paper production) were related to results of gene expression. It was observed that in urograndis P42 hybrids (Eucalyptus urophylla S. T. Blake x Eucalyptus grandis Hill ex-Maiden), the reduction of the expression of LACA8, CAD2 and 4CL0 and the increased expression of POX8.1 and CCR1 may be related to the beneficial biochemical responses observed, that is, an increased coniferaldehyde, soluble lignin and cellulose digestibility. In Eucalyptus globulus Labill, analysis of plants submitted to drought treatments indicated that a reduced expression of LACA0 and CCR1, and an increased expression of POX4 and HCT1, may be related to increased digestibility of cellulose. Besides that, a reduced expression of LACA1, LACA6 and DIRI0 may be related to the reduction in total lignin and coniferaldehyde. Additionally, in E. globulus, analysis of plants exposed to cold indicated that the reduction of the expression in CAD1 may be related to the increase in soluble lignin. Finally, in uroglobulus hybrids (E. urophylla S. T. Blake x E. grandis Hill ex-Maiden) x (E. globulus), comparisons of stem bases of plants subjected to drought treatments indicated that reduced expression of DIRI0 may be associated with increased soluble lignin. In this way, this work indicates some genes possibly related to changes in lignin that could be beneficial for production of paper and possibly be desirable for the production of biofuels, although this latter case was not the focus of the work