| DC Field | Value | Language |
| dc.creator | Oliveira Júnior, Jair Lucas | - |
| dc.date.accessioned | 2026-01-14T17:08:05Z | - |
| dc.date.available | 2026-01-07 | - |
| dc.date.available | 2026-01-14T17:08:05Z | - |
| dc.date.issued | 2025-12-12 | - |
| dc.identifier.citation | OLIVEIRA JÚNIOR, Jair Lucas. Prospecção e caracterização funcional de genes associados a estresse abiótico em mamona (Ricinus communis L.) 2025. Orientador: Renato Delmondez de Castro. 2012 f. il. Tese (Doutorado em Biotecnologia) - Instituto de Ciências da Saúde, Universidade Federal da Bahia, Salvador, 2025 | pt_BR |
| dc.identifier.uri | https://repositorio.ufba.br/handle/ri/43795 | - |
| dc.description.abstract | Castor (Ricinus communis L.) is an oilseed species of great economic and industrial importance,
widely recognized for the high commercial value of the oil extracted from its seeds, which is
used in the production of medicines, cosmetics, and biofuels. In Brazil, the crop holds
significant socioeconomic relevance, being traditionally cultivated by smallholder farmers in
the semi-arid region of the Northeast, where rudimentary agricultural systems and adverse
environmental conditions prevail. In these regions, plants are frequently exposed to abiotic
stresses such as drought, salinity, and high temperatures. To survive these challenges and
maintain cellular homeostasis, castor bean exhibits complex defense mechanisms involving
antioxidant enzymes, such as superoxide dismutase (SOD), and regulatory and protective
proteins, such as heat shock transcription factors (HSFs) and heat shock proteins (HSPs). The
objective of this thesis was to elucidate the molecular and biochemical mechanisms associated
with castor bean adaptation to abiotic stress conditions, through the functional characterization
of the RcFeSOD8 gene and the genomic analysis of the HSF, HSP70, and HSP100 gene
families. In Chapter 1 (published article), the RcFeSOD8 gene was characterized, and its
physiological, biochemical, and metabolic roles were investigated through overexpression in
Arabidopsis thaliana. RcFeSOD8 was strongly induced under heat stress in R. communis during
seed germination and seedling growth. Arabidopsis lines overexpressing RcFeSOD8 exhibited
improved germination under drought, salinity, and heat conditions, accompanied by increased
antioxidant enzyme activity, higher chlorophyll content, and enhanced thermotolerance.
Metabolomic analysis revealed differential accumulation of key amino acids (threonine, valine,
isoleucine, sarcosine, and glycine) and sucrose in transgenic lines under stress, suggesting that
RcFeSOD8 participates in the modulation of carbon and nitrogen metabolism, contributing to
redox homeostasis and protecting amino acid biosynthetic pathways from oxidative damage. In
Chapter 2 (submitted article), 18 RcHSF genes were identified, distributed across seven
chromosomes of R. communis. These genes were classified into three major classes and ten
subclasses, containing cis-regulatory elements associated with abiotic stress responses (ABRE,
MeJARE, GARE, and SARE). The results showed that RcHSFs respond to both high and low
temperatures during seed germination and early seedling development, as demonstrated by
microarray analysis at the stages of imbibition, radicle protrusion (germination per se), and
post-germination (young seedlings), as well as by qPCR validation of selected genes. In
particular, RcHSF08 (Class A) showed strong induction under heat stress during the early
seedling stage, whereas RcHSF10 (Class C) was upregulated during the initial developmental
stages under both control and stress conditions compared with dry seeds. In Chapter 3 (article
9
in preparation), 14 members of the RcHSP70 gene family and five RcHSP100 genes were
identified and characterized in R. communis. Based on sequence divergence, members of these
families from five plant species were systematically grouped according to their predicted
subcellular localization. Genomic analyses revealed that these genes harbor regulatory elements
related to growth, development, hormonal signaling, and abiotic stress tolerance. Expression
profiling indicated differential expression patterns of HSP70 and HSP100 genes across tissues
and under various stress conditions (drought, salinity, and heat), confirming their participation
in the castor bean stress response and adaptation mechanisms. Altogether, the results of this
thesis contribute to advancing the understanding of the molecular and physiological
mechanisms underlying abiotic stress tolerance in R. communis and highlight the potential of
genes such as RcFeSOD8 and members of the RcHSF, RcHSP70, and RcHSP100 families as
promising candidates for genetic improvement programs aimed at enhancing castor bean vigor
and resilience under adverse environmental conditions—ultimately supporting greater
productivity, particularly for smallholder farmers in the Brazilian semi-arid region. | pt_BR |
| dc.language | por | pt_BR |
| dc.publisher | Universidade Federal da Bahia | pt_BR |
| dc.rights | Acesso Aberto | pt_BR |
| dc.subject | Enzimas antioxidantes | pt_BR |
| dc.subject | Ricinus communis L | pt_BR |
| dc.subject | Estresses abióticos | pt_BR |
| dc.subject | Bioinformática | pt_BR |
| dc.subject | Melhoramento genético | pt_BR |
| dc.subject.other | Antioxidant enzymes | pt_BR |
| dc.subject.other | Ricinus communis L | pt_BR |
| dc.subject.other | Abiotic stresses | pt_BR |
| dc.subject.other | Bioinformatics | pt_BR |
| dc.subject.other | Genetic improvement | pt_BR |
| dc.title | Prospecção e caracterização funcional de genes associados a estresse abiótico em mamona (Ricinus communis L.) | pt_BR |
| dc.title.alternative | Prospecting and functional characterization of genes associated with abiotic stress in castor (Ricinus communis L.) | pt_BR |
| dc.type | Tese | pt_BR |
| dc.publisher.program | Programa de Pós-graduação em Biotecnologia (PPGBiotec) | pt_BR |
| dc.publisher.initials | UFBA | pt_BR |
| dc.publisher.country | Brasil | pt_BR |
| dc.subject.cnpq | CNPQ::CIENCIAS BIOLOGICAS::BIOQUIMICA | pt_BR |
| dc.subject.cnpq | CNPQ::CIENCIAS AGRARIAS | pt_BR |
| dc.subject.cnpq | CNPQ::CIENCIAS BIOLOGICAS::BIOLOGIA GERAL | pt_BR |
| dc.subject.cnpq | CNPQ::CIENCIAS AGRARIAS::AGRONOMIA::FITOTECNIA::FISIOLOGIA DE PLANTAS CULTIVADAS | pt_BR |
| dc.subject.cnpq | CNPQ::CIENCIAS AGRARIAS::AGRONOMIA::FITOTECNIA::MELHORAMENTO VEGETAL | pt_BR |
| dc.subject.cnpq | CNPQ::CIENCIAS AGRARIAS::AGRONOMIA::FITOTECNIA::PRODUCAO E BENEFICIAMENTO DE SEMENTES | pt_BR |
| dc.contributor.advisor1 | Castro, Renato Delmondez de | - |
| dc.contributor.advisor1ID | https://orcid.org/0000-0002-4166-1417 | pt_BR |
| dc.contributor.advisor1Lattes | http://lattes.cnpq.br/0945648805844128 | pt_BR |
| dc.contributor.advisor-co1 | Gomes Neto, Valdir | - |
| dc.contributor.advisor-co1ID | https://orcid.org/0000-0002-9412-4930 | pt_BR |
| dc.contributor.advisor-co1Lattes | http://lattes.cnpq.br/9868326117805048 | pt_BR |
| dc.contributor.referee1 | Castro, Renato Delmondez de | - |
| dc.contributor.referee1ID | https://orcid.org/0000-0002-4166-1417 | pt_BR |
| dc.contributor.referee1Lattes | http://lattes.cnpq.br/0945648805844128 | pt_BR |
| dc.contributor.referee2 | José, Anderson Cleiton | - |
| dc.contributor.referee2Lattes | http://lattes.cnpq.br/3312886428329809 | pt_BR |
| dc.contributor.referee3 | Silva, Anderson Tadeu | - |
| dc.contributor.referee3Lattes | http://lattes.cnpq.br/1167105299139873 | pt_BR |
| dc.contributor.referee4 | Ferreira, Márcia Alves | - |
| dc.contributor.referee4Lattes | http://lattes.cnpq.br/3403482387365738 | pt_BR |
| dc.contributor.referee5 | Jesus, Paulo Roberto Ribeiro de | - |
| dc.contributor.referee5Lattes | http://lattes.cnpq.br/2372350954162223 | pt_BR |
| dc.creator.ID | 0009-0005-9493-3905 | pt_BR |
| dc.creator.Lattes | http://lattes.cnpq.br/5716033245412313 | pt_BR |
| dc.description.resumo | A mamona (Ricinus communis L.) é uma espécie oleaginosa de elevada importância
econômica e industrial, amplamente reconhecida pelo alto valor comercial do óleo
extraído de suas sementes, utilizado na produção de medicamentos, cosméticos e
biocombustíveis. No Brasil, a cultura possui expressiva relevância socioeconômica,
sendo tradicionalmente cultivada por agricultores familiares na região semiárida do
Nordeste, onde prevalecem sistemas agrícolas rudimentares e condições ambientais
adversas. Nessas regiões, as plantas estão frequentemente expostas a estresses abióticos,
como seca, salinidade e altas temperaturas. Para sobreviver a esses desafios e manter a
homeostase celular, a mamona apresenta mecanismos de defesa complexos que envolvem
enzimas antioxidantes, como a superóxido dismutase (SOD), e proteínas regulatórias e
protetoras, como os fatores de transcrição de choque térmico (HSFs) e as proteínas de
choque térmico (HSPs). O objetivo desta tese foi compreender os mecanismos
moleculares e bioquímicos associados à adaptação da mamona a condições de estresse
abiótico, por meio da caracterização funcional do gene RcFeSOD8 e da análise genômica
das famílias de genes HSF, HSP70 e HSP100. No Capítulo 1 (artigo publicado), o gene
RcFeSOD8 foi caracterizado, e seus papéis fisiológicos, bioquímicos e metabólicos foram
investigados por meio da superexpressão em Arabidopsis thaliana. O RcFeSOD8 foi
fortemente induzido sob estresse térmico em R. communis durante a germinação e o
crescimento das plântulas. Linhagens de Arabidopsis superexpressoras de RcFeSOD8
apresentaram melhor germinação sob condições de seca, salinidade e calor, acompanhada
por aumento da atividade de enzimas antioxidantes, maior teor de clorofila e maior
termotolerância. A análise metabolômica revelou acúmulo diferencial de aminoácidos
chave (treonina, valina, isoleucina, sarcosina e glicina) e de sacarose nas linhagens
transgênicas sob estresse, sugerindo que RcFeSOD8 participa da modulação do
metabolismo de carbono e nitrogênio, contribuindo para a homeostase redox e protegendo
vias biossintéticas de aminoácidos contra danos oxidativos. No Capítulo 2 (artigo
submetido), foram identificados 18 genes RcHSF distribuídos em sete cromossomos de
R. communis, classificados em três classes e dez subclasses, contendo elementos cis
regulatórios associados à resposta a estresses abióticos (ABRE, MeJARE, GARE e
SARE). Os resultados demonstraram que os RcHSFs respondem tanto a altas quanto a
baixas temperaturas durante a germinação e o desenvolvimento inicial das plântulas de
mamona, demostrado por microarray em estágio de embebição, protrusão radicular
(germinação per se) e pós-germinação (plântulas jovens), além da confirmação de genes
7
selecionados por qPCR. Em especial, RcHSF08 (Classe A) apresentou forte indução sob
estresse térmico no estágio inicial da plântula, enquanto RcHSF10 (Classe C) foi induzido
durante os estágios iniciais de desenvolvimento, tanto em condições controle quanto sob
diferentes estresses, em comparação com sementes secas. No Capítulo 3 (artigo a ser
submetido), foram identificados e caracterizados 14 genes da família RcHSP70 e cinco
genes RcHSP100 em R. communis. Com base na divergência de sequência, os membros
dessas famílias em cinco espécies foram sistematicamente agrupados de acordo com sua
localização subcelular. As análises genômicas revelaram que esses genes possuem
elementos regulatórios relacionados a crescimento, desenvolvimento, resposta hormonal
e tolerância a estresses abióticos. Os padrões de expressão indicaram a atuação diferencial
dos genes HSP70 e HSP100 em distintos tecidos e sob diferentes condições de estresse
(hídrico, salino e térmico), confirmaram sua participação nos mecanismos de resposta e
adaptação da mamona. Em conjunto, os resultados desta tese contribuem para a
compreensão dos mecanismos moleculares e fisiológicos de tolerância a estresses
abióticos em R. communis, e indicam o potencial de genes como RcFeSOD8 e das
famílias RcHSF, RcHSP70 e RcHSP100 como candidatos promissores para programas
de melhoramento genético visando maior vigor e resiliência da cultura da mamona frente
às condições adversas e consequente maior produtividade da cultura da mamona
principalmente por agricultores familiares no semiárido brasileiro. | pt_BR |
| dc.publisher.department | Instituto de Ciências da Saúde - ICS | pt_BR |
| dc.type.degree | Doutorado | pt_BR |
| Appears in Collections: | Tese (PPGBiotec)
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