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Tipo: Tese
Título : Plasticidade de cajueiros à baixa disponibilidade hídrica no solo: mecanismos fisiológicos, metabólicos e epigenéticos
Título en inglés: Plasticity of cashew trees under low soil water availability: physiological, metabolic and epigenetic mechanisms
Autor : Costa, Igor Rafael Sousa
Tutor: Carvalho, Humberto Henrique de
Palabras clave en portugués brasileño: Anacardium occidentale L;Seca;Reidratação;Metabolômica;Expressão gênica;Metilação do DNA
Palabras clave en inglés: Anacardium occidentale L;Drought;Rewatering;Metabolomics;Gene expression;DNA methylation
Áreas de Conocimiento - CNPq: CNPQ::CIENCIAS BIOLOGICAS::BIOQUIMICA
Fecha de publicación : 2026
Citación : COSTA, Igor Rafael Sousa. Plasticidade de cajueiros à baixa disponibilidade hídrica no solo: mecanismos fisiológicos, metabólicos e epigenéticos. 2026. Tese (Doutorado em Bioquímica) - Programa de Pós-Graduação em Bioquímica, Centro de Ciências, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2026.
Resumen en portugués brasileño: O cajueiro (Anacardium occidentale L.) é uma espécie de elevada relevância para o semiárido brasileiro, onde se desenvolve sob condições ambientais caracterizadas pela combinação de estresses abióticos, como alta irradiância, salinidade, déficit hídrico e temperaturas elevadas. A adaptação a esse ambiente envolve mecanismos fisiológicos e moleculares que regulam a aclimatação ao estresse ambiental. Esta tese investigou os processos que sustentam a tolerância e a capacidade de ajuste ao déficit hídrico no cajueiro, integrando diferentes níveis biológicos para identificar padrões funcionais associados à adaptação. No primeiro capítulo, foram avaliadas respostas fisiológicas, bioquímicas, metabólicas e moleculares em dois genótipos contrastantes de cajueiro submetidos a ciclos sucessivos de déficit hídrico seguidos de reidratação. O genótipo BRS 226 apresentou maior estabilidade osmótica durante o estresse, recuperação fotossintética mais eficiente e maior capacidade de ajuste funcional após exposições repetidas à seca. A regulação do estado redox e a ativação progressiva do sistema antioxidante indicaram ajuste fisiológico ao estresse recorrente, acompanhado por ampla reorganização do metabolismo, com modulação de compostos associados ao metabolismo energético e à adaptação celular. Em contraste, o genótipo CCP 09 apresentou respostas fisiológicas e metabólicas mais restritas, com menor capacidade de recuperação após ciclos sucessivos de estresse. A modulação diferencial da expressão de genes associados à resposta ao estresse e a ativação de marcadores relacionados à metilação do DNA durante a recuperação sugerem a participação de mecanismos epigenéticos na reorganização fisiológica induzida pelos ciclos de seca. Em conjunto, os resultados indicam que a tolerância diferencial entre os genótipos está associada à coordenação entre ajustes fisiológicos, metabólicos e moleculares frente ao estresse hídrico recorrente. O segundo capítulo investigou a dinâmica epigenética associada a um único evento de déficit hídrico seguido de recuperação em mudas de cajueiro, utilizando sequenciamento enzimático de metilação do DNA. Embora o perfil global de metilação tenha permanecido relativamente estável entre as condições hídricas, foram detectadas alterações locais extensas ao longo do genoma, indicando reorganização epigenética associada ao estado fisiológico da planta. Essas modificações estiveram relacionadas a processos regulatórios e metabólicos distintos entre as fases de estresse e recuperação, sugerindo que a metilação do DNA participa da modulação funcional da resposta hídrica. As variações epigenéticas observadas acompanharam mudanças no desempenho fotossintético e na expressão de genes marcadores, evidenciando associação entre modulação epigenética e ajustes fisiológicos ao déficit hídrico. De forma integrada, os resultados demonstram que a resposta do cajueiro ao déficit hídrico envolve coordenação entre processos fisiológicos, metabólicos e epigenéticos que contribuem para ajustes funcionais do metabolismo e do aparato fotossintético durante o estresse e a recuperação. Esses achados ampliam a compreensão dos mecanismos regulatórios associados à resposta hídrica em espécies perenes tropicais e fornecem bases para o desenvolvimento de estratégias de melhoramento genético e manejo adaptativo sob cenários de maior variabilidade climática.
Abstract: The cashew tree (Anacardium occidentale L.) is a highly relevant species for the Brazilian semi-arid region, which it develops under environmental conditions characterized by a combination of abiotic stresses, such as high irradiance, salinity, water deficit, and high temperatures. Adaptation to this environment involves physiological and molecular mechanisms that regulate acclimation to environmental stress. This thesis investigated the processes that support tolerance and the ability to adjust to water deficit in the cashew tree, integrating different biological levels to identify functional patterns associated with adaptation. In the first chapter, physiological, biochemical, metabolic, and molecular responses were evaluated in two contrasting cashew genotypes subjected to successive cycles of water deficit followed by rehydration. The BRS 226 genotype showed greater osmotic stability during stress, more efficient photosynthetic recovery, and greater functional adjustment capacity after repeated drought exposures. The regulation of the redox state and the progressive activation of the antioxidant system indicated physiological adjustment to recurrent stress, accompanied by extensive metabolic reorganization, with modulation of compounds associated with energy metabolism and cellular adaptation. In contrast, the CCP 09 genotype showed more restricted physiological and metabolic responses, with less recovery capacity after successive stress cycles. The differential modulation of the expression of genes associated with the stress response and the activation of markers re ated to DNA methylation during recovery suggest the participation of epigenetic mechanisms in the physiological reorganization induced by drought cycles. Taken together, the results indicate that the differential tolerance between genotypes is associated with the coordination between physiological, metabolic, and molecular adjustments in response to recurrent water stress. The second chapter investigated the epigenetic dynamics associated with a single water deficit event followed by recovery in cashew seedlings, using enzymatic sequencing of DNA methylation. Although the overall methylation profile remained relatively stable across water conditions, extensive local alterations were detected throughout the genome, indicating epigenetic reorganization associated with the plant's physiological state. These modifications were related to distinct regulatory and metabolic processes between stress and recovery phases, suggesting that DNA methylation participates in the functional modulation of the water response. The observed epigenetic variations accompanied changes in photosynthetic performance and the expression of marker genes, highlighting an association between epigenetic modulation and physiological adjustments to water deficit. In an integrated manner, the results demonstrate that the cashew tree's response to water deficit involves coordination between physiological, metabolic, and epigenetic processes that contribute to functional adjustments of metabolism and the photosynthetic apparatus during stress and recovery. These findings broaden the understanding of the regulatory mechanisms associated with the water response in tropical perennial species and provide a basis for the development of genetic improvement strategies and adaptive management under scenarios of greater climate variability.
URI : http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/85557
ORCID del autor: https://orcid.org/0000-0002-9212-7185
Lattes del autor: http://lattes.cnpq.br/8318254403467249
ORCID del tutor: https://orcid.org/0000-0001-9291-9310
Lattes del tutor: http://lattes.cnpq.br/4403320449355006
Derechos de acceso: Acesso Aberto
Aparece en las colecciones: DBBM - Teses defendidas na UFC

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