Análise fisiológica e proteômica do meristema apical da cana-de-açúcar (Saccharum spp) sob aplicação de cálcio

Na cana-de-açúcar, a conversão de meristema vegetativo para reprodutivo é uma etapa importante para o melhoramento genético, no entanto, é indesejável na produção comercial por consumir sacarose para o desenvolvimento da inflorescência. Este estudo teve como objetivo identificar proteínas diferencialmente acumuladas no meristema apical da variedade de cana RB867515 sob aplicação foliar de sulfato de cálcio, através de eletroforese 2D e espectrometria de massas. Foi testado o efeito do cálcio em parâmetros morfofisiológicos, concentração de macronutrientes e anatomia do ápice meristemático por microscopia ótica. Adicionalmente, foi avaliado o efeito do cálcio no proteoma do ápice meristemático durante as fases de pré e pós-indução do florescimento. A aplicação foliar de cálcio aumentou a altura de colmos, e a abertura estomática também foi alterada. A composição dos macronutrientes mostrou maiores níveis de cálcio e menores teores de potássio e magnésio. A aplicação foliar de cálcio reduziu em cerca de 20% o florescimento da cana planta e 35% na cana soca. Na análise proteômica, um total de 60 DEPs foram identificados por PMF a partir de perfis 2D de meristemas em pré ou pós indução floral, dos quais 14 foram observadas exclusivamente em meristemas tratados com cálcio, 11 foram identificadas exclusivamente após a indução floral, e 29 foram comuns em ambas as situações, porém mais abundantes em meristemas sem aplicação de cálcio antes da indução floral. A aplicação foliar de cálcio alterou significativamente o proteoma meristemático da cana-de-açúcar. O cálcio parece também melhorar a sinalização celular e a atividade antioxidante em meristemas. O efeito da aplicação foliar de cálcio no proteoma parece ser atenuado pelo tempo. As proteínas identificadas são fortes candidatas a estudos futuros envolvendo o controle do florescimento da cana, visando sua aplicação como marcador molecular funcional associadas ao cálcio, podendo auxiliar os programas de melhoramento genético desta cultura.In sugarcane (Saccharum spp.), the conversion of apical meristem to breeding is an important step for the genetic improvement, however, it is undesirable in commercial production due to consuming sucrose to develop inflorescence. This study aimed to identify differentially accumulated proteins in the apical meristem of the RB867515 variety under foliar application of calcium sulfate through 2D electrophoresis and mass spectrometry. It has been tested the calcium effect on morphophysiological parameters, macronutrient contents and anatomy of the shoot apical meristem by optical microscopy. Additionally, we evaluated the effect of calcium on the proteome of sugarcane apical meristem during the phases of pre and post-induction of flowering. Foliar applications of calcium increased the stalk height, and stomatal opening was also measured. The macronutrient composition showed higher calcium levels and lower levels of potassium and magnesium. Leaf applications of calcium reduces flowering by 20% in sugarcane plant, and 35% reduction in the ratoon cane. In the proteome analysis, a total of 60 DEPs have been identified by PMF from 2D meristems profiles in pre and post-floral induction, of which 14 were found exclusively in meristems treated with calcium, 11 were identified only after floral induction, and 29 were common in both cases, but more abundant in meristems without application of calcium before floral induction. Foliar applications of calcium significantly altered the meristematic proteome of sugarcane. Calcium also appears to enhance cell signaling and antioxidant activity in meristems. It was observed that the effect of foliar calcium application in proteome appears to be attenuated by time. The proteins identified are strong candidates for future studies aiming its use as a functional molecular marker involving control of flowering of sugarcane associated with calcium, can help breeding programs of this culture