Como a polinização molda a composição química do Arroz Anã de Porto Marinho: perspectiva metabolômica em uma variedade tradicional brasileira de arroz

Koifman, Ana Bari

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Centro de Ciências Biológicas e da Saúde (CCBS)
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dc.contributor.advisor	Ferreira, Mariana Simões Larraz
dc.contributor.author	Koifman, Ana Bari
dc.date.accessioned	2026-09-28T17:05:24Z
dc.date.available	2026-09-28T17:05:24Z
dc.date.issued	2026-09-11
dc.identifier.citation	KOIFMAN, Ana Bari. Como a polinização molda a composição química do Arroz Anã de Porto Marinho: perspectiva metabolômica em uma variedade tradicional brasileira de arroz. 2026. 84 f. Dissertação (Mestrado em Alimentos e Nutrição) - Universidade Federal do Estado do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2026.	pt_BR
dc.identifier.uri	http://hdl.handle.net/unirio/15427
dc.description.sponsorship	CNPq, CAPES	pt_BR
dc.description.sponsorship	FAPERJ	pt_BR
dc.description.sponsorship	FINEP	pt_BR
dc.language.iso	English	pt_BR
dc.rights	restrictedAccess	pt_BR
dc.title	Como a polinização molda a composição química do Arroz Anã de Porto Marinho: perspectiva metabolômica em uma variedade tradicional brasileira de arroz	pt_BR
dc.title.alternative	How pollination shapes the chemical composition of Arroz Anã de Porto Marinho: metabolomics insights into a traditional brazilian rice	pt_BR
dc.type	masterThesis	pt_BR
dc.contributor.advisor-co	Takeiti, Cristina Yoshie
dc.contributor.referee	Ferreira, Mariana Simões Larraz
dc.contributor.referee	Macedo, Andrea
dc.contributor.referee	Molina, Monica Cala
dc.degree.department	CCBS	pt_BR
dc.degree.grantor	Universidade Federal do Estado do Rio de Janeiro - UNIRIO	pt_BR
dc.degree.level	Mestrado Acadêmico	pt_BR
dc.degree.local	Rio de Janeiro, RJ	pt_BR
dc.degree.program	Programa de Pós-Graduação em Alimentos e Nutrição	pt_BR
dc.subject.cnpq	CIÊNCIAS DA SAÚDE	pt_BR
dc.subject.cnpq	NUTRIÇÃO	pt_BR
dc.subject.en	Aromatic rice	pt_BR
dc.subject.en	Designation of origin	pt_BR
dc.subject.en	LC-MS/MS	pt_BR
dc.subject.en	Targeted metabolomics	pt_BR
dc.description.abstracten	Arroz Anã de Porto Marinho (Oryza sativa L.) is a traditional aromatic rice landrace cultivated for over five decades by family farmers in the riverside region of Porto Marinho, Cantagalo, Rio de Janeiro, Brazil. It is currently in the process of obtaining recognition as a Geographical Indication (GI) under the Designation of Origin (DO) category. In this context, metabolomics enables investigation of how environmental and territorial conditions influence its chemical composition by mapping metabolites and chemical signatures. This study aimed to characterize the grain metabolome of Arroz Anã de Porto Marinho, investigate the effects of different pollination conditions, and assess how pollination-associated metabolic responses vary between crop years and grain fractions. The field experiment was conducted in ten cultivation areas, where panicles were subjected to open (OP), wind (WP), or self-pollination (SP), with treatment-specific restrictions on insect visitation, wind action, and external pollen. Two experimental designs were used. In the first, whole grains from five cultivation areas were analyzed. In the second, bran and polished rice from five additional areas were assessed during the 2023/24 and 2024/25 crop years. Agrometeorological conditions were monitored during both crop years. Free and bound metabolites were sequentially extracted, and extracts were assessed for antioxidant capacity and characterized by untargeted UHPLC–HRMS metabolomics. Phenolic compounds were quantified by UHPLC–QqQ–MS. A total of 184 metabolites were annotated in whole grain and 643 across bran and polished rice, with phenolic compounds predominating. The exclusion treatments (WP and SP) showed metabolic profiles more similar to each other and distinct from OP. Approximately 85% of differential metabolites in whole grains were more abundant under restricted pollination (WP and SP) than under OP. This pattern mainly involved phenylpropanoid metabolism: hydroxycinnamic compounds were more abundant under exclusion treatments, particularly WP, while changes were also observed in the monolignol branch. Among flavonoids, apigenin and catechin were more abundant under WP, with quantitative confirmation for catechin, whereas gallocatechin was detected predominantly under OP. When both crop years and grain fractions were considered, OP repeatedly differed from the exclusion treatments. Crop years also showed clear metabolic differentiation: in 2024/25, a more pronounced water deficit towards the end of the growing cycle and episodes of high temperatures around the reproductive period coincided with lower metabolite diversity and antioxidant responses. Together, these results demonstrate that pollination-associated conditions contribute to the distinctive metabolite profile of Arroz Anã de Porto Marinho, particularly through selective modulation of phenylpropanoid metabolism, whose expression is influenced by crop-year conditions. Despite the predominantly self-pollinating nature of rice, pollination-associated conditions and agroclimatic variability contributed to measurable changes in the metabolome of mature rice grains. These findings provide a chemical basis for the characterization and valorization of Arroz Anã de Porto Marinho, supporting its recognition as a Designation of Origin and potentially contributing to rural development, the strengthening of local communities, and natural resource conservation.	pt_BR
dc.degree.country	Brasil	pt_BR
dc.description.sponsordocumentnumber	n/a	pt_BR
dc.description.abstractpt	O Arroz Anã de Porto Marinho (Oryza sativa L.) é uma variedade tradicional e aromática, cultivada há mais de cinco décadas por agricultores familiares da região ribeirinha de Porto Marinho, em Cantagalo, Rio de Janeiro. Encontra-se em processo de reconhecimento de Indicação Geográfica (IG) por Denominação de Origem (DO). Nesse contexto, a metabolômica permite investigar como as condições ambientais e territoriais influenciam sua composição química pelo mapeamento de metabólitos e assinaturas químicas. Este estudo teve como objetivo caracterizar o metaboloma do grão de Arroz Anã de Porto Marinho, investigar os efeitos das diferentes condições de polinização e avaliar como as respostas metabólicas associadas à polinização variam entre safras e frações do grão. O experimento de campo foi conduzido em dez áreas de cultivo, em que as panículas foram submetidas a três condições de polinização: aberta (OP), pelo vento (WP), ou autopolinização (SP), com restrição da visitação de insetos, da ação do vento e de pólen externo. Dois desenhos experimentais foram realizados. No primeiro, foram analisados grãos integrais de cinco áreas de cultivo. No segundo, farelo e arroz polido obtidos em cinco áreas adicionais foram avaliados nas safras 2023/24 e 2024/25. As condições agrometeorológicas foram monitoradas nas duas safras. Metabólitos livres e ligados foram extraídos sequencialmente e caracterizados quanto à capacidade antioxidante e por metabolômica não direcionada por UHPLC-HRMS. Compostos fenólicos foram quantificados por UHPLC-QqQ-MS. Foram anotados 184 metabólitos no grão integral e 643 no conjunto farelo e arroz polido, com predominância de compostos fenólicos. Os tratamentos de exclusão (WP e SP) apresentaram perfis metabólicos mais semelhantes entre si e distintos de OP. No grão integral, cerca de 85% dos metabólitos diferenciais foram mais abundantes sob restrição da polinização (WP e SP) do que em OP. Esse padrão envolveu principalmente o metabolismo de fenilpropanoides: compostos hidroxicinâmicos apresentaram maior abundância nos tratamentos de exclusão, especialmente em WP, enquanto alterações também foram observadas no ramo dos monolignóis. Entre os flavonoides, apigenina e catequina foram mais abundantes em WP, com confirmação quantitativa para a catequina, enquanto a galocatequina foi detectada predominantemente em OP. Ao considerar as duas safras e frações do grão, a diferenciação de OP em relação aos tratamentos de exclusão permaneceu recorrente. As safras também apresentaram clara diferenciação metabólica: em 2024/25, o déficit hídrico mais acentuado no final do ciclo e episódios de temperaturas elevadas próximos ao período reprodutivo coincidiram com menor diversidade metabólica e menores respostas antioxidantes. Os resultados demonstram que as condições associadas à polinização contribuem para o perfil singular de metabólitos do Arroz Anã de Porto Marinho, particularmente por uma modulação seletiva do metabolismo de fenilpropanoides, cuja expressão é influenciada pelas condições da safra. Apesar da natureza predominantemente autógama do arroz, as condições associadas à polinização e a variabilidade agroclimática contribuíram para alterações mensuráveis no metaboloma dos grãos maduros. Os resultados fornecem uma base química para a caracterização e valorização do Arroz Anã de Porto Marinho, apoiando seu reconhecimento como DO, com potenciais benefícios para o desenvolvimento rural, a valorização das comunidades locais e a conservação dos recursos naturais.	pt_BR
dc.subject.pt	Arroz aromático	pt_BR
dc.subject.pt	Denominação de origem	pt_BR
dc.subject.pt	LC-MS/MS	pt_BR
dc.subject.pt	Metabolômica dirigida	pt_BR