The sugarcane genome is, by all accounts, the most complex among the cultivated crops due to its high ploidy, heterozygosity and history of hybridization events. Despite substantial efforts in the past years to obtain three genomic references by different groups, these sequences still represent incomplete information about sugarcane genomes. The current master thesis presents two core analyses to explore the sugarcane transcriptome, with the goal of bringing both biological insights about gene expression in immature culms as well as methodological considerations for the planning of differential expression experiments. The first chapter presents a methodological comparison of two strategies aiming to illustrate the influence of biological replication for vegetatively propagated plants, such as sugarcane. These analyses compared the use of clones and a diverse set of genotypes as components of contrasting groups of samples. The results indicate that the use of clones yielded an increased number of differentially expressed genes, which likely include genes of actual biological interest amidst genotype-specific significant tests. On the other hand, the use of diverse genotypes provided fewer differentially expressed genes, but the proportion of biologically relevant genes was seemingly higher. This statement was supported by evidence from both functional enrichment tests as well as the set of shared genes detected between the strategies. The second chapter presents a biological inquiry about the genetic mechanics regarding carbon partitioning in apical culms, where the sucrose accumulation process has not yet unfolded. Differentially expressed genes were identified for sucrose metabolism and transport, such as sucrose synthase, invertases, and sucrose transporter. However, the most apparent phenomenon with regard to carbon partitioning was the biosynthesis of cell wall components. These studies could drive new insights into sugarcane genetic investigations, by providing a set of important genes for early fiber and sugar metabolism in sugarcane, as well as aid researchers in making a more careful choice of experimental design for RNA-Seq essays.

O genoma da cana-de-açúcar é, de várias formas, o mais complexo dentre as plantas cultivadas, devido à sua alta ploidia, heterozigosidade e histórico de eventos de hibridização. Apesar de esforços nos últimos anos para se construírem três referências genômicas por grupos distintos, estas sequências ainda representem uma informação incompleta sobre os genomas de cana-de-açúcar. A presente dissertação contempla duas análises centrais para explorar o transcriptoma de cana-de-açúcar, visando trazer informações biológicas sobre a expressão gênica em colmos imaturos bem como reflexões metodológicas para o planejamento de experimentos de expressão diferencial. O primeiro capítulo apresenta uma comparação metodológica de duas estratégias visando ilustrar a influência de réplicas biológicas para plantas propagadas vegetativamente, como é o caso da cana-de-açúcar. Estas análises compararam o uso de clones ao uso de um conjunto diverso de genótipos como componentes dos grupos contrastantes de amostras. Os resultados indicam que o uso de clones permitiu a detecção de um maior número de genes diferencialmente expressos, provavelmente incluindo genes de efetivo interesse entre genes induzidos em genótipos específicos. Por outro lado, o uso de genótipos diversos proporcionou menos genes diferencialmente expressos, mas com aparentemente maior proporção de genes biologicamente relevantes. Esta proposição foi corroborada tanto pelos resultados do enriquecimento funcional quanto pelo conjunto de genes detectados em comum pelas estratégias. O segundo capítulo apresenta uma investigação biológica sobre os mecanismos genéticos pelos quais ocorre a partição de carbono em colmos apicais, onde o processo de acúmulo de sacarose não está desenvolvido. Genes diferencialmente expressos foram identificados para metabolismo e transporte de sacarose, tais como os genes de sacarose sintase, invertases e transportador de sacarose. Entretanto, o fenômeno mais notável relativo à partição de carbono foi a biossíntese de componentes da parede celular. Estes estudos podem trazer novas perspectivas para pesquisas sobre genética de cana-de-açúcar, por apresentarem um conjunto de genes de interesse para o metabolismo de açúcares e fibra, bem como conduzindo a uma escolha consciente do delineamento experimental para análises de RNA-Seq.