Caracterização molecular, anatômica e fisiológica de genótipos de Manihot esculenta (Crantz) com subsessilidade foliar

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dc.contributor.advisor1Xavier, Andre da Silva
dc.contributor.advisor1IDhttps://orcid.org/0000000292510301
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/5661020509713522
dc.contributor.authorCabral, Serli de Oliveira
dc.contributor.authorIDhttps://orcid.org/0009-0005-3603-9382
dc.contributor.authorLatteshttp://lattes.cnpq.br/4012167873514652
dc.contributor.referee1Otoni, Wagner Campos
dc.contributor.referee1IDhttps://orcid.org/0000-0002-9614-9373
dc.contributor.referee1Latteshttp://lattes.cnpq.br/6132560404570245
dc.contributor.referee2Ferreira, Marcia Flores da Silva
dc.contributor.referee2IDhttps://orcid.org/0000-0003-1541-6634
dc.contributor.referee2Latteshttp://lattes.cnpq.br/5719813884063445
dc.date.accessioned2024-05-30T01:42:21Z
dc.date.available2024-05-30T01:42:21Z
dc.date.issued2023-07-14
dc.description.abstractThe cassava (Manihot esculenta), commonly known as yuca or manioc, is extensively cultivated in tropical and subtropical regions and is one of the primary food crops. There is a growing interest in improving cassava for industrial applications, such as the production of biofuels and ethanol, making Active Germplasm Banks (AGBs) essential for conserving and selecting genotypes with desirable agronomic and industrial characteristics. One aspect that has been relatively unexplored is the foliar subsessility phenotype, which is present in certain cassava genotypes. The hypothesis is that these genotypes may offer advantages in field conditions due to their reduced petiole size, leading to a more efficient distribution of assimilates and, consequently, improved productivity. This characteristic can be leveraged in the development of more productive and resistant varieties using gene editing techniques. The objective of this research was to characterize, describe, and compare two cassava genotypes with the foliar subsessility phenotype at the molecular, anatomical, and physiological levels. Molecular, anatomical, and physiological analyses provided valuable information, enhancing the understanding of the implications of this phenotype. The results from field and physiological observations indicate that foliar subsessility in genotypes M1 and M2 influences the plant's canopy architecture, resulting ina "bouquet" configuration with overlapping leaves. This configuration demonstrated higher light capture efficiency, with higher levels of chlorophyll a and b, suggesting greater photosynthetic potential and possibly a higher plant density per hectare. In addition, a unique growth gradient was identified in these subsessile genotypes that require more detailed investigations into the hormonal factors involved in this process. Molecular analyses revealed that, despite similarities in phenotypic patterns, no specific background genetic pattern was identified associated with the foliar subsessility phenotype, indicating that this variation may occur spontaneously in any genotype or variety. Furthermore, notable differences were observed in the anatomy of stabilized short petioles, including the presence of a shell-like structure surrounded by filling/fundamental parenchyma cells and the absence of cambium. These results suggest that the variation found in genotypes with foliar subsessility may be associated with differential responses to edaphoclimatic factors, but further complementary assays are needed for a more comprehensive explanation. Understanding the genetic factors that control this phenotype is crucial for the genetic improvement of the cassava crop. Additional research at the transcriptome and proteome levels of these genotypes can contribute to mapping the genetic factors responsible for the subsessility phenotype, paving the way for expanding the potential of this crop through Innovative Techniques in Precision Breeding (ITPBs).
dc.description.resumoA mandioca (Manihot esculenta), popularmente conhecida como aipim, é amplamente cultivada em regiões tropicais e subtropicais e é uma das principais culturas alimentares. Há um crescente interesse em melhorar a mandioca para aplicação industrial, como a produção de biocombustíveise etanol, tornando os Bancos Ativos de Germoplasma (BAGs) essenciais para a conservação e seleção de genótipos com características agronômicas e industriais desejáveis. Um aspecto pouco explorado é o fenótipo de subsessilidade foliar, presente em certos genótipos de mandioca. A hipótese é que esses genótipos podem oferecer vantagens em condições de campo devido ao pecíolo reduzido, o que pode resultar em uma distribuição mais eficiente de foto assimilados e,consequentemente, melhorar a produtividade. Essa característica pode ser explorada no desenvolvimento de variedades mais produtivas e resistentes, utilizando técnicas de edição gênica. O objetivo desta pesquisa foi caracterizar, descrever e comparar dois genótipos de mandioca como fenótipo de subsessilidade foliar em níveis molecular, anatômico e fisiológico. As análises moleculares, anatômicas e fisiológicas forneceram informações valiosas, aprimorando o entendimento das implicações desse fenótipo. Os resultados das características observadas nocampo e fisiológicas indicam que a subsessilidade foliar nos genótipos M1 e M2 influencia a arquitetura do dossel da planta, resultando em uma configuração do tipo"bouquet"comsobreposição de folhas. Essa configuração demonstrou maior eficiência na captação de luz, com maior teor de clorofila a e b, sugerindo maior potencial fotossintético e possivelmente uma maior densidade de plantas por hectare. Além disso, foi identificado um gradiente de crescimento exclusivo nesses genótipos subsésseis que requerem investigações mais detalhadas sobre os fatores hormonais envolvidos nesse processo. As análises moleculares revelaram que, apesar das semelhanças nos padrões fenotípicos, não foi identificado um padrão específico de background genético associado ao fenótipo de subsessilidade foliar, indicando que essa variação pode ocorrer espontaneamente em qualquer genótipo ou variedade. Além disso, foram observadas diferenças notáveis na anatomia dos pecíolos curtos estabilizados, com a presença de uma estrutura shelllike, circundada por células do parênquima de preenchimento/fundamental e a ausência de câmbio. Esses resultados sugerem que a variação encontrada nos genótipos com subsessilida de foliar pode estar associada a respostas diferenciais a fatores edafoclimáticos, mas são necessários ensaios complementares para uma explicação mais completa. A compreensão dos fatores genéticos que controlam esse fenótipo é fundamental para o melhoramento genético da cultura. Pesquisas adicionais no nível do transcriptoma e proteoma desses genótipos podem contribuir para mapear os fatores genéticos responsáveis pelo fenótipo de subsessilidade, abrindo caminho para a expansão das potencialidades dessa cultura através de Técnicas Inovadoras de Melhoramento de Precisão (TIMPs).
dc.description.sponsorshipFundação de Amparo à Pesquisa do Espírito Santo (FAPES)
dc.formatText
dc.identifier.urihttp://repositorio.ufes.br/handle/10/17092
dc.languagepor
dc.publisherUniversidade Federal do Espírito Santo
dc.publisher.countryBR
dc.publisher.courseMestrado em Genética e Melhoramento
dc.publisher.departmentCentro de Ciências Agrárias e Engenharias
dc.publisher.initialsUFES
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Genética e Melhoramento
dc.rightsopen access
dc.subjectMandioca
dc.subjectMelhoramento genético
dc.subjectPecíolo
dc.subjectFisiologia vegetal
dc.subjectMutações
dc.subject.br-rjbnsubject.br-rjbn
dc.subject.cnpqMelhoramento Vegetal
dc.titleCaracterização molecular, anatômica e fisiológica de genótipos de Manihot esculenta (Crantz) com subsessilidade foliar
dc.title.alternativetitle.alternative
dc.typemasterThesis
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