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Dissertação de Mestrado
DOI
10.11606/D.10.2009.tde-30042009-141044
Documento
Autor
Nome completo
Samuel dos Santos Stabile
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
Pirassununga, 2009
Orientador
Banca examinadora
Silva, Luis Felipe Prada e (Presidente)
Herling, Valdo Rodrigues
Rennó, Francisco Palma
Título em português
Qualidade nutricional e expressão de genes da lignificação em genótipos de Panicum maximum colhidos em três estágios de maturidade
Palavras-chave em português
Digestibilidade
Expressão gênica
Gramíneas tropicais
Lignina
Maturidade
Resumo em português
O rápido declínio da qualidade nutricional de P. maximum com o avanço da maturidade é um dos maiores limitantes do desempenho animal em pastagens. Devido ao modo de reprodução apomítica da espécie, a engenharia genética surge como importante ferramenta para o desenvolvimento de novas cultivares. Sendo assim, a identificação de genes responsáveis pela queda da digestibilidade da fibra é um passo importante para a geração de cultivares transgênicas. Objetivou-se neste estudo determinar a produtividade, composição bromatológica, digestibilidade in vitro das frações folha e colmo de 11 genótipos de P. maximum colhidos em três idades de corte: 30, 60 e 90 dias de crescimento, bem como quantificar a expressão de seis enzimas da via de lignificação da parede celular. Objetivou-se ainda a classificação dos genótipos em grupos de acordo com suas características produtivas e de qualidade nutricional. Utilizou-se delineamento de blocos ao acaso, em esquema de parcela subdividida, com três repetições, no qual a parcela experimental foi composta de seis linhas com 4 m de comprimento, espaçadas de 0,5 m, sendo a data de corte a parcela e os genótipos as sub-parcelas. A produção de MS diferiu entre os genótipos somente com 90 dias de crescimento. Houve ainda variação entre os genótipos quando à porcentagem de folhas, colmos e material morto. Os genótipos não diferiram quanto à composição química e digestibilidade da fração folha, porém apresentaram grande variação quanto à composição química e digestibilidade da fração colmo. A fração colmo apresentou maiores valores de FDN, FDA e lignina, e menores valores de PB do que a fração folha. Entretanto, a fração colmo apresentou maior digestibilidade da MS com 60 dias de crescimento e maior digestibilidade da FDN com 30 e 60 dias de crescimento. O agrupamento detectou 4 grupos de genótipos de acordo com produtividade e DIVFDN do colmo. Os acessos PM39 e PM47 se destacaram por boa produtividade, elevada digestibilidade da FDN do colmo, enquanto as cultivares Milênio e Mombaça apresentaram alta produção de massa, porém baixa digestibilidade da fibra do colmo. A cultivar Massai e os acessos PM39 e PM47 foram selecionados como genótipos com boa manutenção da digestibilidade da fibra (LENTA), enquanto os genótipos Tanzânia, Milênio e Mombaça foram selecionados como genótipos com rápida queda da digestibilidade da fibra do colmo (RÁPIDA) para quantificação da expressão gênica. Foi realizada uma quantificação da expressão relativa de seis genes de interesse (CCR, COMT, C4H, 4CL, CAD e PAL) e um gene controle (GAPDH) nas três idade de corte. Houve interação tratamento idade para os genes C4H e COMT, com aumento da expressão dos genes de 30 para 60 dias de crescimento somente no grupo de RÁPIDA queda da digestibilidade. No grupo com LENTA queda da digestibilidade não houve alteração da expressão com 60 dias. O gene PAL mostrou comportamento semelhante, porém a interação tratamento idade não foi significativa. Estas características posicionam estes três genes como possíveis moduladores da digestibilidade do colmo de P. maximum. Conclui-se que a maturidade tem maior efeito sobre a qualidade nutricional da fração colmo do que sobre a fração folha e que há grande variação entre os genótipos em relação ao efeito da maturidade sobre a digestibilidade da fração colmo, indicando a possibilidade de seleção de cultivares com maior digestibilidade de colmos, e a dificuldade de se selecionar genótipos com maior digestibilidade de folhas. Identificou-se os genes C4H, COMT e PAL como possíveis candidatos à engenharia genética para produção de cultivares transgênicas.
Título em inglês
Nutritional quality and expression of lignifications genes of Panicum maximum genotypes harvested at three stages of maturity
Palavras-chave em inglês
Digestibility
Gene expression
Lignin
Maturity
Tropical grasses
Resumo em inglês
The rapid decline of nutritional quality of P. maximum with advanced maturity is an important limiting factor for animal performance in pastures. Because of the apomitic reproduction of the species, genetic engineering arises as an important tool for development of new cultivars. Therefore, the identification of genes responsible for the decline in fiber digestibility is an important step towards generating transgenic cultivars. The objective of this study was to determine the yield, chemical composition, in vitro digestibility of leaf and stem fractions of 11 P. maximum genotypes harvested at three stages: 30, 60 and 90 days of regrowth, as well as to quantify the expression of six enzymes from the cell-wall lignification pathway. Another objective was to classify the genotypes in groups according to their productive and nutritional characteristics. A randomized block design in a split plot arrangement with three replications was used, in which the experimental plot was composed of six lines with 4 m length, spaced 0.5 m, being the harvest age the plot and the genotypes the sub-plots. The DM production differed between genotypes only after 90 days of regrowth. There was variation among genotypes in the percentage of leaves, stems and dead material. The genotypes did not differ in chemical composition and digestibility of the leaf fraction, but there was great variation in chemical composition and digestibility of the stem fraction. The stem fraction had higher NDF, ADF and lignin content, and lower CP content than the leaf fraction. However, the stem fraction had higher DM digestibility with 60 days of regrowth, and higher NDF digestibility after 30 and 60 days. The clustering procedure separated the genotypes in four groups cording to DM yield, stem NDF digestibility and percentage of leaves. The accessions PM39 and PM47 stood out for their good productivity and high stem NDF digestibility, while the cultivars Milênio and Mombaça had high DM yield but lower stem NDF digestibility. For quantification of gene expression, the Massai cultivar and the accessions PM39 and PM47 were selected as genotypes with good maintenance of fiber digestibility (SLOW), while the genotypes Tanzânia, Milênio and Mombaça were selected as ones with fast decline in stem fiber digestibility (FAST). The relative expression of six genes of interest (CCR, COMT, C4H, 4CL, CAD and PAL), and one control gene (GAPDH) was determined in the three harvested ages. There was a treatment age interaction for the C4H and COMT genes, with an increase in gene expression from 30 to 60 days of regrowth only in the group with FAST decline in digestibility. In the group with SLOW decline in digestibility, there was no difference in expression from 30 to 60 days of regrowth. The gene PAL had similar profile of expression; however the treatment age interaction was not significant. These characteristics place these three genes as possible modulators of stem digestibility in P. maximum. We conclude that maturity has a great effect over the stem nutritional quality than over leaves, and there was great variation among genotypes in the effect of maturity on stem fiber digestibility, indicating the possibility to select cultivars with higher stem digestibility, and also the difficulty to select genotypes with higher leaf digestibility. We identified the genes C4H, COMT and PAL as possible candidates for genetic engineering aiming the production of transgenic cultivars.
 
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Data de Publicação
2009-06-17
 
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