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The sugar-energy sector plays an important role in the sustainability of energy and consumption resources, with sugarcane being the raw material for obtaining ethanol, sugar and energy. The current sugarcane cultivation system involves the initial planting called plant cane and successive regrowths (ratoons), where the cultivation is maintained in the average of six years and five cuts, in commercial crops. The productivity decrease is evident in the current system of cultivation and generally, it is not feasible to maintain the sugar cane after fifth cut. Extrinsic and intrinsic factors to sugarcane may be related to the productivity decrease, and the use of molecular tools such as proteomics, may contribute to the elucidation of the genetic and biochemical effects in plant response to external factors, such as cultural practices and edafoclimatic factors. The objective of this work was to know the effect of sugarcane cultivation on protein expression during the sugarcane cutting cycles, characterizing the total and differential proteome of axillary buds of the plant cane and fourth ratoon of the cultivar RB867515. The total proteins were extracted in triplicate by the modified TCA/acetone method for use in axillary sugarcane buds. Protein samples were submitted to denaturing polyacrylamide gel electrophoresis (SDS-PAGE) and stained with comassie blue. Each lane of the polyacrylamide gel was fractionated and treated for purification and isolation of the polypeptides. Tryptic digestion was performed on each fragment with subsequent UPLC separation (Nano Acquity). The polypeptides were analyzed on Waters® Micromass® ESI-Q-Tof micro ™ mass spectrometer. The adaptation of the protein extraction protocol, performed in the present work, was effective in the extraction of total proteins in 200 mg of plant material. Protein samples from the axillary buds at different cut stages showed distinct bands patterns in the SDS-PAGE gel if it was promising for the proteomic study. Two hundred thirty five proteins were identified, of which 71 were differentially expressed in the plant cane, 52 in the fourth ratoon and 112 were expressed in both cuts. The proteins identified are part of the most diverse cellular structures and/or participate in biological processes as a response to stresses, metabolism of carbohydrates, lipids and nucleic acids, regulation of gene expression, etc. Stand out in each cut, proteins related mainly to biotic and abiotic stresses, regulation of gene expression, transcription factors and signal transduction. Many important proteins detected in the plant cane, mainly those that participate in defense responses of the plants, were not found in the fourth ratoon (five cut). In the fourth ratoon, were highlighted a set of proteins that indicate the influence of abiotic and biotic stresses and conditions of anoxia and/or hypoxia on the axillary buds of this cut, even in axillary buds not submitted to these conditions. The differential proteome of the plant cane and fourth ratoon represents changes at the molecular level with great potential for a considerable productivity and longevity decrease, found in the ages of more advanced cuts in the cane fields. O setor sucroenergético tem papel importante na sustentabilidade de recursos energéticos e de consumo, sendo a cana-de-açúcar, matéria prima para obtenção de etanol, açúcar e energia. O sistema atual de cultivo da cana-de-açúcar envolve o plantio inicial da cana-planta e sucessivas rebrotas (socas), onde o cultivo se mantem na média de seis anos e cinco cortes, em lavouras comerciais. A queda da produtividade é evidente no sistema atual de cultivo, sendo de forma geral, inviável a manutenção do canavial a partir do quinto corte. Fatores extrínsecos e intrínsecos à cana-de-açúcar podem estar relacionados com a queda da produtividade, sendo que, a utilização de ferramentas moleculares como a proteômica pode colaborar com a elucidação dos efeitos genéticos e bioquímicos relacionados à resposta da planta a fatores externos, como os tratos culturais e fatores edafoclimaticos. O objetivo neste trabalho foi conhecer o efeito do cultivo da cana-de-açúcar na expressão proteica ao longo dos ciclos de corte da cana-de-açúcar, caracterizando o proteoma total e diferencial de gemas axilares da cana-planta e da quarta soca da cultivar RB867515. As proteínas totais foram extraídas em triplicata pelo método TCA/acetona adaptado para utilização em gemas axilares de cana-de-açúcar. As amostras de proteínas foram submetidas à eletroforese em gel de poliacrilamida desnaturante (SDS-PAGE) e corado com azul de comassie. Cada lane do gel de poliacrilamida foi recortado, fracionado e tratado para purificação e isolamento dos polipeptídeos. Foi realizada a digestão tríptica em cada fragmento com posterior separação por UPLC (Nano Acquity). Os polipeptídeos foram analisados em espectrômetro de massas Waters® Micromass® ESI-Q-Tof micro™. A adaptação do protocolo de extração de proteínas realizada no presente trabalho se mostrou efetiva na extração de proteínas totais em 200 mg de material vegetal. As amostras de proteínas das gemas axilares nos diferentes estágios de cortes apresentaram distintos padrões de bandas no gel de SDS-PAGE indicando modificação do proteoma nos diferentes estágios de cortes. Foram identificadas um total de 235 proteínas, destas 71 foram diferencialmente expressas na cana-planta, 52 na quarta soca e 112 foram expressas em ambos os cortes. As proteínas identificadas fazem parte das mais diversas estruturas celulares e/ou participam de processos biológicos como resposta a estresses, metabolismo de carboidratos, lipídios, proteínas e ácidos nucleicos, regulação da expressão gênica, entre outros. Destacam-se entre as diferentemente expressas em cada corte, proteínas relacionadas principalmente a estresses bióticos e abióticos, regulação da expressão gênica, fatores de transcrição e transdução de sinais. Muitas proteínas importantes detectadas na cana-planta, principalmente relacionadas com respostas de defesa das plantas, não foram encontradas na quarta soca. Na quarta soca destacou-se um conjunto de proteínas que indicam a influência de estresses abióticos e bióticos e condições de anóxia e/ou hipóxia sobre as gemas axilares desse corte, mesmo em gemas axilares não submetidas a essas condições. O proteoma diferencial da cana-planta e quarta soca representam modificações ao nível molecular com grande potencial para queda considerável de produtividade e longevidade encontrada nas idades de cortes mais avançadas nos canaviais.

The purpose of this study was the molecular characterization of nine varieties of sugarcane grown in the northern region of Paraná, and used by one of the units producing sugar and ethanol, analyzing microsatellite loci. The analysis of polymorphism in microsatellite loci of these varieties should provide information on the variability present within each cultivar and genetic similarity and divergence between them. Forty primers were tested of which 17 were used for analysis of nine varieties of sugarcane, because they presented better definition. Among the 17 primers used only primers were monomorphic UGSM59 UGSM148 and being useful for the study of genetic uniformity of varieties. With the primers UGSM35, SEGMS240, SEGMS1069,SMC226CG, ESTB130, SMC1237FL, SMC165A, UGSM117, ESTB41, ESTB145, SMC1047HA, SMC2017FL, ESTC66, mSSCIR56 and ESTB50, were found a total of 70 alleles ranging from 2 to 6 alleles, a average of 4.12 alleles per locus. The analysis of polymorphism at 15 SSR loci of Saccharum spp showed that the loci Smc226CG, Smc1237FL, Smc1047HA, mSscir56 and EstB60 showed higher values for the estimates of observed heterozygosity, and in situ Smc1047HA found the largest number of alleles. The varieties RB72454, RB92579 and RB867515 showed the highest values of heterozygosity was observed. The calculated genetic diversity showed greater genetic identity among the varieties RB92579 and RB72454 with 86.31% similarity and the lowest similarity was found between the varieties and RB845210 RB835054. The SSR loci in varieties of sugarcane are promising markers for assessing the actual genetic diversity at the molecular level of varieties that have uniform agronomic characteristics, contradicting the assumption that there is genetic uniformity in commercial varieties of sugarcane. O objetivo do presente trabalho foi a caracterização molecular de nove variedades de cana-de-açúcar cultivadas na região norte do Paraná, e utilizadas por uma das unidades produtoras de etanol e açúcar, analisando locos microssatélites. A análise do polimorfismo em locos microssatélites dessas variedades deve informar sobre a variabilidade presente dentro de cada cultivar e a divergência e similaridade genética entre as mesmas. Foram testados 40 primers dos quais 17 foram utilizados para análise das 9 variedades de cana-de-açúcar, por apresentarem melhor definição. Dos 17 primers utilizados apenas os primers UGSM148 e UGSM59 foram monomórficos sendo úteis para o estudo de uniformidade genética das variedades. Com os primers UGSM35, SEGMS240, SEGMS1069, SMC226CG, ESTB130, SMC1237FL, SMC165A, UGSM117, ESTB41, ESTB145, SMC1047HA, SMC2017FL, ESTC66, mSSCIR56, e ESTB50, foi encontrado um total de 70 alelos variando de 2 a 6 alelos, sendo uma média de 4,12 alelos por locos. A análise do polimorfismo nos 15 locos SSR de Saccharum spp mostrou que os locos Smc226CG, Smc1237FL, Smc1047HA, mSscir56, e EstB60 apresentaram os valores maiores para as estimativas de heterozigosidade observada, e no loco Smc1047HA foi encontrado o maior número de alelos. As variedades RB72454, RB92579 e RB867515 apresentaram os valores mais altos de heterozigosidade média observado. A diversidade genética calculada mostrou maior identidade genética entre as variedades RB92579 e RB72454 com 86,31% de similaridade e a menor similaridade encontrada foi entre as variedades RB845210 e RB835054. Os locos SSR em variedades de cana-de-açúcar são marcadores promissores para avaliar a real diversidade genética em nível molecular de variedades que apresentam características morfoagronômicas uniformes, contrariando o postulado de que existe uniformidade genética em variedades comerciais de cana-de-açúcar. 44 f