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Tese

Improvement of Saccharomyces cerevisiae by hybridization for increased tolerance towards inhibitors from second-generation ethanol substrate (2015)

  • Authors:
  • Autor USP: BASSO, THALITA PEIXOTO - ESALQ
  • Unidade: ESALQ
  • Sigla do Departamento: LGN
  • Subjects: LEVEDURAS (MELHORAMENTO); HIBRIDIZAÇÃO; CRUZAMENTOS
  • Keywords: Saccharomyces cerevisiae; Hidrolisado lignocelulósico
  • Language: Inglês
  • Abstract: Mudança climática global e a volatilidade do preço do petróleo tem impulsionado a necessidade de redução e substituição de combustíveis fósseis por energias renováveis. A produção de bioetanol nos Estados Unidos e no Brasil a partir de milho e cana-de-açúcar, respectivamente, está estabelecida. Todavia, a produção de bioetanol mostra-se insustentável, pelo fato da utilização de produtos alimentares para tal produção. Em contrapartida, biocombustíveis produzidos a partir de resíduos lignocelulósicos têm sido vistos como uma solução plausível para o problema "alimento versus combustível". No Brasil, o bagaço de cana é uma fonte disponível de biomassa lignocelulósica. No entanto, inibidores como furfural, 5-hidroximetil-furfural (HMF) e ácidos carboxílicos formados durante o prétratamento ácido da biomassa lignocelulósica, têm efeito negativo sobre os microorganismos fermentadores - Saccharomyces cerevisiae. No Brasil, o etanol de segunda-geração (2G) tem possibilidade de utilizar um novo substrato, preparado a partir da mistura de melaço e hidrolisado de bagaço. O melaço será um adjuvante para suprir a deficiência nutricional do hidrolisado, contribuindo com minerais, aminoácidos e vitaminas. Por outro lado, o melaço apresenta alguns inibidores, como HMF, sulfito, e concentração tóxica de alguns minerais, como potássio (K) e cálcio (Ca), que afetam o crescimento e desempenho fermentativo de S. cerevisiae. O objetivo deste trabalho foi gerar descendentes tolerantes delinhagens industriais de S. cerevisiae, capazes de lidar com inibidores presentes no melaço e no hidrolisado de bagaço, por meio de hibridação e evolução adaptativa, para produção do etanol 2G. As linhagens industriais PE-2, CAT-1 e SA-1 foram esporuladas, seus haplóides foram irradiados por luz ultravioleta (UV), objetivando o aumento da diversidade genética e fenotípica das linhagens. Após cruzamento direcionado, 234 híbridos foram selecionados pelo crescimento (DO570nm) em meios de melaço e hidrolisado. Em paralelo, cruzamentos massais (intra e interlinhagens) de haplóides não-irradiados de PE-2, CAT-1 e SA-1 foram realizados e submetidos a evolução adaptativa por cerca de 100 gerações. As 120 estirpes de cruzamentos massais seguidos de evolução adaptativa foram selecionadas pelo crescimento em meios de melaço e hidrolisado. Seis isolados apresentaram boas características fermentativas em comparação às cepas referências, mostrando que hibridação e evolução adaptativa de linhagens de leveduras industriais brasileiras são boas estratégias para desenvolver novas linhagens para produção do etanol-2G. Para uma melhor utilização dos açúcares do hidrolisado, a cassete contendo os três genes responsáveis pela fermentação de xilose (xilose redutase, xilitol desidrogenase e xiluloquinase) foi integrada no genoma do haplóide segregante (272-1a) de uma das seis estirpes selecionadas (272), que apresentou a maior tolerância em hidrolisado de Miscanthus x giganteus. Estudos defermentação mostraram que a estirpe foi capaz de metabolizar a xilose em etanol. Por fim, o haploide 272-1a foi analisado por quantitative trait loci (QTL) afim de identificar a base genética da tolerância ao hidrolisado. Apesar, do(s) gene(s) causativos não terem sido identificados nesse trabalho, os picos do mapa de QTL identificados servirão como ponto de partida para futuro mapeamento
  • Imprenta:
  • Data da defesa: 06.02.2015
    • Acesso à fonte
    How to cite
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    • ABNT

      BASSO, Thalita Peixoto. Improvement of Saccharomyces cerevisiae by hybridization for increased tolerance towards inhibitors from second-generation ethanol substrate. 2015. Tese (Doutorado) – Universidade de São Paulo, Piracicaba, 2015. Disponível em: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/11/11138/tde-29042015-132341/. Acesso em: 28 dez. 2025.

    • APA

      Basso, T. P. (2015). Improvement of Saccharomyces cerevisiae by hybridization for increased tolerance towards inhibitors from second-generation ethanol substrate (Tese (Doutorado). Universidade de São Paulo, Piracicaba. Recuperado de http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/11/11138/tde-29042015-132341/

    • NLM

      Basso TP. Improvement of Saccharomyces cerevisiae by hybridization for increased tolerance towards inhibitors from second-generation ethanol substrate [Internet]. 2015 ;[citado 2025 dez. 28 ] Available from: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/11/11138/tde-29042015-132341/

    • Vancouver

      Basso TP. Improvement of Saccharomyces cerevisiae by hybridization for increased tolerance towards inhibitors from second-generation ethanol substrate [Internet]. 2015 ;[citado 2025 dez. 28 ] Available from: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/11/11138/tde-29042015-132341/

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