Orientador: Marcelo Menossi TeixeiraTese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de BiologiaResumo: A regulação fonte-dreno para o balanço energético é vital para as plantas. Os mecanismos moleculares que atuam nessa regulação desenvolvimental devem estar conectados com os estímulos causados por estresses abióticos e bióticos ao longo do ciclo de vida das plantas, permitindo uma homeostase da produção de energia. Os hormônios vegetais desempenham um papel chave entre o desenvolvimento e os estresses ambientais. Por exemplo, a síntese do hormônio do crescimento giberelina é bloqueada sob estresse abióticos, permitindo as plantas regularem seu desenvolvimento até que retornem as condições ideais. Em cana-de-açúcar, o crescimento está estritamente relacionado com o acúmulo de açúcar nos entrenós e o aumento de biomassa para a produção de bioenergia. Todavia, a parada do crescimento é uma das primeiras respostas sob estresses abióticos em cana, afetando dessa forma sua produtividade. A proteína DELLA, por ser um mediador da ação hormonal na repressão do crescimento, é um interessante candidato no estudo da regulação do desenvolvimento e fonte-dreno em cana. Nesta tese, nós caracterizamos molecularmente o gene ScGAI que codifica a proteína DELLA de cana. ScGAI apresenta diferentes níveis de expressão nos tecidos foliar e ao longo dos entrenós. Em folha, a proteína ScGAI é conjugada com SUMO, um processo pós-traducional conhecido como SUMOlização, em uma maneira espaço-temporal no controle da elongação foliar. Plantas transgênicas de cana superexpressando o gene ScGAI (ScGAIOE) apresentaram um crescimento retardado, grande número de perfilhos e um déficit de energia. Por outro lado, plantas silenciadas para o gene ScGAI (HpScGAI) são mais altas com diâmetro preservado, apresentam maiores números de entrenós e precoce elongação, sem comprometimento no acúmulo de sacarose em comparação com as plantas do tipo selvagem. Assim como demonstrado para as proteínas DELLA em Arabidopsis, a proteína ScGAI também interagiu com as proteínas ScPIF3/ScPIF4 e os fatores de transcrição ScEIN3/ScEIL1 no controle do crescimento em cana-de-açúcar. Nossos dados demonstram que a proteína ScGAI atua como um elo entre o crescimento e a regulação de energia em cana-de-açúcarAbstract: The source-sink regulation for the energy balance is vital for all plants. The molecular mechanisms that act in this developmental regulation must be connected to the abiotic and biotic stresses-related stimuli throughout the life cycle of plants, providing energy homeostasis. Plant hormones play a key role in the interaction between development and environmental stresses. For instance, the biosynthesis of the growth hormone gibberellin is blocked under abiotic stresses, allowing the plants adjust their development until optimum conditions. In sugarcane, the growth is strictly related to the sucrose accumulation in the internodes and the increase of biomass for bioenergy production. Besides, growth arrest is one of the first responses under abiotic stress, affecting cane and sugar yields. The DELLA gene, that mediates the hormonal arrest of development, is an interesting candidate in the study of the developmental process and source-sink in cane. In this thesis, we characterized the ScGAI gene that encodes a DELLA protein from sugarcane. ScGAI presents different expression levels in leaf tissue and along the stem. In leaf, ScGAI protein is conjugated to SUMO, a post-translational process known as SUMOylation, in a spatio-temporal manner to control leaf elongation. Transgenic sugarcane plants overexpressing the ScGAI gene (ScGAIOE) showed a retarded growth, a large number of tillers and an energy deficit. On the other hand, silenced plants for the ScGAI gene (HpScGAI) are higher with preserved diameter, increased number of internodes, earlier onset of the elongated internodes without compromised sucrose levels in comparison with wild-type plants. As demonstrated for DELLA proteins from Arabidopsis, the ScGAI protein also interacted with the ScPIF3/ScPIF4 proteins and the transcription factors ScEIN3/ScEIL1 for the controlling of growth in sugarcane. Our data demonstrated that ScGAI protein acts as a hub between growth and energy status in sugarcaneDoutoradoGenetica Vegetal e MelhoramentoDoutor em Genetica e Biologia Molecular2012/06877-9FAPESP