O crescimento e produtividade de cultivos economicamente importantes pode ser reduzida devido a diversos fatores ambientais, como seca, salinidade, temperaturas altas e baixas, além de outros tipos de estresses. Entre esses fatores, a ocorrência de baixas temperaturas como congelamento e resfriamento, pode ser bastante prejudicial e afetar a distribuição geográfica das plantas, principalmente culturas de regiões tropicais, como o caso da cana-de-açúcar. Após o estresse por baixas temperaturas ser identificado pelas plantas, um dos mecanismos adotados é a transdução de sinal por uma cascata de sinalização que ativa vários genes capazes de responder ao estresse de forma eficiente. Neste trabalho, buscou-se avaliar a resposta de alguns dos genes envolvidos nessas vias em plantas de cana-de-açúcar. Para isso, a identificação de possíveis genes relacionados com resposta ao frio em plantas foi iniciada com uma revisão de literatura utilizando a palavra-chave “cold stress genes”. Assim, foram obtidos 21 genes candidatos nas espécies de plantas Arabidopsis (Arabidopsis thaliana) e arroz (Oryza sativa). Sequências ortólogas destes genes foram identificados em bancos de dados de cana-de-açúcar e seu potencial na resposta ao frio foi avaliado utilizando dados públicos de expressão em larga escala. Como resultado desta análise, foram selecionados os genes alvo ShSRC2, ShCCA1, ShCBF1 e ShCBF3 para avaliar suas respostas frente ao estresse agudo de frio de 4°C em condição de fotoperíodo de 16 horas de luz e 8 horas de escuro e, paralelamente, na condição de escuro total utilizando plantas com 35 dias após o plantio. Em todos os tratamentos amostras controle foram coletadas imediatamente no início dos tratamentos (tempo “zero”), seguido por coletas com 1, 2, 12 e 24 horas de estresse. Como resultado, foi observado que os genes ShSRC2, ShCCA1, ShCBF1 e ShCBF3 apresentaram comportamentos distintos frente ao tempo de exposição ao frio e condição experimental, com presença ou ausência de fotoperíodo. A identificação e posterior manipulação da expressão de genes responsivos ao frio ou de seus elementos regulatórios apresenta um potencial relevante para o melhoramento genético. Assim, este trabalho contribui na caracterização da expressão de genes de cana-de-açúcar cuja manipulação pode auxiliar no aumento da tolerância ao frio.

The growth and productivity of economically important crops can be reduced due to several environmental factors such as drought, salinity, high and low temperatures, and other types of stresses. Among these factors, the occurrence of low temperatures causes freezing and cooling, which can be very harmful and affect the geographic distribution of plants. This is specially true for tropical crops such as sugarcane. After low temperature stress is detected by a plant, one of the response mechanisms involves signal transduction by a signaling cascade that activates several genes capable of responding to stress efficiently. In this work, we sought to evaluate the response of some of the genes involved in these pathways in sugarcane plants. For this, the identification of possible genes related to the response to cold in plants was started with a literature review using the keyword “cold stress genes”. This search yielded 21 candidate genes described in Arabidopsis (Arabidopsis thaliana) and rice (Oryza sativa). Orthologous sequences of these genes were identified in sugarcane databases and their potential in response to cold was evaluated using public large-scale expression data. As a result of this analysis, the target genes ShSRC2, ShCCA1, ShCBF1 and ShCBF3 were selected to evaluate their responses to acute cold stress at 4°C in a photoperiod of 16 hours of light and 8 hours of darkness and, in parallel, in total darkness using plants 35 days after planting. In all treatments, control samples were collected immediately at the beginning of the treatments (“zero” time), followed by collections with 1, 2, 12 and 24 hours of stress. As a result, the genes ShCCA1, ShCBF1 and ShCBF3 showed different behaviors in relation to the time of exposure to cold and the experimental condition, with the presence or absence of photoperiod. The identification and subsequent manipulation of the expression of cold-responsive genes or their regulatory elements presents a relevant potential for genetic improvement. Thus, this work contributes to the characterization of the expression of sugarcane genes whose manipulation can help increase cold tolerance.