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ISEPPON, Ana Maria Benko​, também é conhecida em citações bibliográficas por: ​BENKO-ISEPPON, Ana Maria CAPES A seca é um dos fatores ambientais de maior impacto sobre a produtividade agrícola, podendo reduzir ou até mesmo inviabilizar o processo fotossintético. Neste cenário, o feijão-caupi [Vigna unguiculata (L.) Walp.] figura como uma das leguminosas mais tolerantes, porém ainda sofre com regimes de secas ocorrentes. Dentre os mecanismos de resposta vegetal, destaca-se a modulação da regulação gênica mediada pelos fatores de transcrição (Transcription Factors -TFs) associados a várias vias envolvidas na obtenção da tolerância da planta. Assim, buscamos identificar e caracterizar os TFs WRKY, uma das maiores famílias de TFs em plantas, no genoma do feijão-caupi e avaliar seu perfil transcricional (RNA-Seq e qPCR) sob desidratação radicular em genótipos contrastantes. Também selecionamos genes de referência adequados para as análises de expressão gênica via qPCR. Ferramentas bioinformáticas permitiram a caracterização de 92 genes VuWRKY, revelando a estrutura organizacional e evolutiva da família WRKY na espécie. Os dados transcricionais obtidos no banco CpGC (Cowpea Genome Consortium) permitiram associar 97 isoformas a 55 genes VuWRKY, revelando sequências promissoras para validação experimental da resposta. Para uma análise mais precisa e confiável da expressão gênica, selecionamos genes de referência para a desidratação radicular (e estresse salino), para serem utilizados na qPCR. Os resultados confirmaram o padrão de resposta dos VuWRKY, indicando um universo de 22 alvos induzidos sob desidratação radicular. Em conjunto, nossos dados fornecem potenciais candidatos para estudos biotecnológicos futuros visando à tolerância ao estresse hídrico no feijão-caupi e espécies próximas. Drought is one of the environmental factors with the greatest impact on agricultural productivity, and may reduce or even render the photosynthetic process unfeasible. In this scenario, cowpea [Vigna unguiculata (L.) Walp.] is one of the most tolerant legumes, but still suffers from drought regimes. Among the mechanisms of plant response, the modulation of gene regulation mediated by transcription factors (Transcription Factors -TFs), associated with several pathways involved in obtaining plant tolerance, stands out. Thus, we sought to identify and characterize WRKY TFs, one of the largest families of plant TFs, in the cowpea genome and to evaluate its transcriptional profile (RNA-Seq and qPCR) under root dehydration in contrasting genotypes. We also selected suitable reference genes for qPCR gene expression analysis. Bioinformatic tools allowed the characterization of 92 VuWRKY genes, revealing organizational and evolutionary structure of the WRKY family on specie. The transcriptional data obtained from CpGC database (Cowpea Genome Consortium) allowed to associate 97 isoforms with 55 VuWRKY genes, revealing promising sequences for experimental response validation. For a more accurate and reliable analysis of gene expression, we selected reference genes for root dehydration (and saline stress) to be used in qPCR. The results confirmed response pattern of VuWRKY, indicating a universe of 22 targets induced under root dehydration. Taken together, our data provide potential candidates for future biotechnological studies aiming at water stress tolerance in cowpea and nearby species.

CNPq FACEPE As bromélias se destacam pela sua beleza e diversidade morfológica. Tal diversidade contrasta com a conservação dos números cromossômicos, havendo uma predominância de x = 25, considerado basal e observado na maioria das Bromeliaceae. Entretanto, Cryptanthus e gêneros relacionados (Complexo Cryptanthoid) representam uma exceção, por terem o número básico x = 17 (exceto Orthophytum, com x = 25), além da presença de cromossomos B. O gênero Cryptanthus lato senso é endêmico no Brasil e compreende 55 espécies. No presente trabalho, 14 táxons de Cryptanthus e uma espécie relacionada (Rokautskyia pseudoglazioui) foram analisados, incluindo contagens cromossômicas, coloração de CMA3 / DAPI e Hibridação In Situ Fluorescente (FISH) utilizando sondas de DNAr 5S e 35S. A morfologia dos cromossomos foi altamente variável. Espécies com 2n = 34 apresentaram dois a três sítios de DNAr 35S, enquanto todas as espécies com 2n = 32 exibiram três sítios de DNAr 35S. Por outro lado, o número de sítios de DNAr 5S variou de um a quatro. Duas a seis bandas CMA+ foram observadas, e cromossomos B foram identificados em duas espécies (C. bahianus e C. dianae). Os resultados revelam cariótipos altamente heteromórficos, uma diversidade estrutural significativa e indicam um papel chave da disploidia na carioevolução do grupo. Barreiras reprodutivas baixas e hibridação são sugeridos como agentes causadores deste cenário cariomorfológico e da gênese de cromossomos B. Bromeliads stand out for their beauty and morphological diversity. Such diversity contrasts with the conservation of chromosomal basic numbers, with a predominance of x = 25, considered basal and observed in most Bromeliaceae. However, Cryptanthus and related genera (Cryptanthoid Complex) represent an exception, as they have the basic number x = 17 (except Orthophytum, with x = 25), in addition to the presence of B chromosomes. The genus Cryptanthus lato sensu is endemic to Brazil and comprises 55 species. In the present work, 14 taxa of Cryptanthus and a related species (Rokautskyia pseudoglazioui) were analyzed, including chromosomal counts, CMA3 / DAPI staining and Fluorescent In Situ Hybridization (FISH) using DNAr 5S and 35S probes. The chromosome morphology was highly variable. Species with 2n = 34 presented two to three DNAr 35S sites, while all species with 2n = 32 exhibited three DNAr 35S sites. On the other hand, the number of DNAr 5S sites varied from one to four. Two to six CMA+ bands were observed, and B chromosomes were identified in two species (C. bahianus and C. dianae). The results revealed highly heteromorphic karyotypes, significant structural diversity and indicate a key role of dysploidy in the carioevolution of the group. Low reproductive barriers and hybridization are suggested as causative agents of this karyomorphological scenario and the genesis of B chromosomes.

VIDAL, Ana Christina Brasileiro, também é conhecido(a) em citações bibliográficas por: BRASILEIRO-VIDAL, Ana Christina ; HARAND, Andrea Pedrosa, também é conhecido(a) em citações bibliográficas por: PEDROSA-HARAND, Andrea Vigna compreende espécies de grande importância econômica e social, como o feijão-caupi (Vigna unguiculata), que faz parte da base alimentar humana como fonte proteica. Baseado em estudos de evolução cariotípica e de macrossintenia dentro do gênero Vigna e entre Vigna e Phaseolus, o presente trabalho mapeou in situ sequências BACs (Cromossomos Artificiais de Bactéria) de Phaseolus vulgaris e de V. unguiculata em cromossomos de Vigna aconitifolia. Adicionalmente, medições do tamanho do genoma e sequências de DNA ribossomal 5S e 35S foram utilizadas para o estudo de evolução cariotípica em diferentes espécies de Vigna. As análises comparativas revelaram uma amplificação no número de sítios de DNAr 35S e uma correlação deste dado com o tamanho do genoma, corroborando a hipótese de que a fração repetitiva do genoma interfere no conteúdo de DNA. Mapas citogenéticos comparativos e árvores filogenéticas também foram gerados, auxiliando no entendimento da estrutura e da organização genômica, bem como em estudos de evolução cariotípica e de genômica comparativa dentro dos respectivos gêneros. Tais análises in situ revelaram quebras de sintenia e de colinearidade entre V. aconitifolia e V. unguiculata e entre P. vulgaris, sugerindo que as alterações cromossômicas observadas devem ter ocorrido na diversificação do clado Vigna. Vigna includes species of great economic and social importance, as the cowpea (V. unguiculata), which is part of the human feed base as a protein source. Based to karyotype evolution and macrossintenia studies within the genus Vigna and between Vigna and Phaseolus, the present work has mapped in situ BAC sequences (Bacterial Artificial Chromosomes) of Phaseolus vulgaris and V. unguiculata in the V. aconitifolia chromosomes. Additionally, genome size measurements and 5S and 35S ribosomal DNA sequences were used to karyotype evolution study in different Vigna species. Comparative analyzes revealed the 35S rDNA sites amplification and a correlation of this data with genome size, corroborating the hypothesis that the repetitive fraction of genome interferes in the DNA content. Comparative cytogenetic maps and phylogenetic trees were generated, assisting in the understanding to the structure and genomic organization, as well as karyotype evolution studies and comparative genomics within the respective genus. These in situ analyzes revealed sinteny and colinearity breaks between V. aconitifolia and V. unguiculata and among P. vulgaris, suggesting the observed chromosomal changes must have occurred in the diversification of the Vigna clade.

CAPES Genes da família NAC (NAM, ATAF1/2 e CUC2) codificam fatores de transcrição (FTs) específicos de plantas, com importante papel na resposta a estresses bióticos quanto abióticos, bem como no crescimento e desenvolvimento vegetal. Neste trabalho, sequências NAC de Arabidopsis thaliana e de quatro leguminosas (Fabaceae) foram utilizadas para a identificação e caracterização estrutural e funcional de FTs-NAC no transcriptoma da soja e do feijão-caupi. Foram identificadas 50 e 42 FTs NAC nos transcriptomas da soja e do feijão-caupi, respectivamente, submetidos a desidratação radicular, comparativamente aos controles não estressados. As proteínas correspondentes aos genes candidatos foram avaliadas quanto à presença de domínios conservados, sendo classificadas em cinco grupos (NAC-a até NAC-e), sendo NAC-d o grupo mais representativo, enquanto NAC-c apresentou apenas cinco sequências de feijão-caupi e nenhuma de soja. As proteínas apresentaram relativa conservação especialmente na região 5’ ao lado de maior variação na região 3’, refletindo na estrutura secundária revelada pela modelagem tridimensional aplicada a nove proteínas (cinco de feijão-caupi e quatro de soja). A análise da expressão dos FTs NAC revelou candidatos induzidos em todos tecidos e situações (inclusive controles não estressados), enquanto outros apresentaram baixa expressão ou especificidade de tempo ou tecido. Os resultados indicam significativa diversidade desses fatores e diferentes estratégias nas leguminosas analisadas, sendo potencialmente úteis para uso como marcadores moleculares ou em transgênese, visando melhor desempenho sob estresses bióticos e abióticos. The NAC gene family (NAM, ATAF1 / 2 and CUC2) encodes plant-specific transcription factors (FTs) with an important role in the response to biotic and abiotic stresses as well as in growth and plant development. In this work, NAC seed sequences from Arabidopsis thaliana and four leguminous plants (Fabaceae) were used for the identification, structural and functional characterization of FTs of the NAC family in soybean and cowpea transcriptomes. 50 and 42 NAC FTs were identified in the soybean and cowpea transcriptomes, respectively, submitted to root dehydration as compared to a non-stressed control. The proteins corresponding to the candidate genes were evaluated for the presence of conserved domains, being classified into five groups (NAC-a until NAC-e), with NAC-d being the most represented, while NAC-c presented only five sequences of cowpea and none of soybean. The proteins presented relative conservation, especially in the 5 'region alongside a greater variation in the 3' region, reflecting on the secondary structure revealed by the three-dimensional modeling applied to nine proteins (five from cowpea and four from soybean). Analysis of NAC FTs expression revealed some induced gene candidates in all tissues and situations (including non-stressed controls), while others had low expression or specificity of time and tissue. The results indicate a significant diversity and distinct strategies regarding these factors in the analyzed legumes, being potentially useful for future use as molecular markers or in transgenesis, aiming at better performance under biotic and abiotic stresses.

O amendoim (Arachis hypogaea L.) está entre as cinco oleaginosas mais cultivadas no mundo e apresenta importância econômica, sobretudo para a indústria alimentícia, devido a seu alto teor de óleos e proteínas. Sua produtividade é negativamente afetada pela seca. Espécies silvestres do gênero Arachis apresentam ampla variabilidade genética em caracteres de interesse agronômico e são potenciais fontes de genes de resistência e adaptação a condições ambientais desfavoráveis. O presente trabalho objetivou caracterizar mecanismos fisiológicos, bioquímicos e genéticos de espécies de Arachis, em resposta à deficiência hídrica. Para a caracterização fisiológica, foram avaliados, em folhas, teor relativo de água (TRAf), trocas gasosas, extravasamento de eletrólitos (EL) e teores de aldeído malônico (MDA), de pigmentos fotossintéticos e de prolina, em plantas mantidas a 20%, 45% e 75% da capacidade de pote, por cinco dias. Foi possível constatar a sensibilidade de todos os parâmetros avaliados à deficiência hídrica em Arachis spp. pelas variações significativas dos resultados entre os níveis de hidratação impostos. O TRAf, o MDA e o EL não foram úteis como indicativos de tolerância. A análise conjunta dos dados de trocas gasosas e fluorescência da clorofila sugere limitações não estomáticas à fotossíntese, relacionadas negativamente ao aumento dos danos à integridade de membranas nas espécies analisadas, além de evidenciar susceptibilidade à seca em Arachis duranensis (Krapov. & W. C. Greg.). Valores superiores de condutância estomática e TRAf, sob déficit hídrico, sugerem a presença de mecanismo de aclimatação particular em Arachis triseminata (Krapov. & W. C. Greg.). O maior valor de prolina observado em A. hypogaea cv. Havana sugere mecanismos diferentes de ajuste osmótico entre essa cultivar e as espécies silvestres analisadas. Para a caracterização genética, fatores de transcrição (FT) foram identificados, classificados em famílias e putativamente relacionados à reposta ao déficit hídrico, por meio de análises in silico do proteoma teórico de A. duranensis e de Arachis ipaensis e de sequências de aminoácidos geradas a partir de dados preliminares de sequenciamento de RNA de A. hypogaea e Arachis stenosperma (Krapov. & W. C. Greg.) sob déficit hídrico. Foi observada conservação dos tipos e frequências de famílias de FT, indicando semelhanças de vias regulatórias entre essas espécies. As análises de ortologia de genes responsivos ao déficit hídrico de Arachis spp. e Arabidopsis indicaram a conservação de vias reguladas por FT nessas duas espécies. Adicionalmente, a modulação da expressão de oito genes que codificam FT diferiu nas espécies de Arachis analisadas sob déficit hídrico, sugerindo diferenças na regulação transcricional de genes de FT, o que pode gerar mecanismos diversificados de aclimatação a estresses abióticos. Peanut (Arachis hypogaea L.) is among the five most cultivated oilseed crops in the world, and is economically important, particularly for food industry, due to its high content of oils and proteins. Its productivity is affected by drought. Wild Arachis species show a wide variability for agronomic traits, and are potential sources of genes for breeding to resistance and adaptation of plants to environmental stresses. The present work aimed at characterizing physiological, biochemical and genetic mechanisms of Arachis species in response to water deficit. For physiological characterization, the parameters evaluated were leaf relative water content (RWC), gas exchanges, electrolytic leakage (EL), and its content of malondialdehyde (MDA), photosynthetic pigments and proline, in plants maintained at 20%, 45% and 75% of pot capacity, for five days. All these parameters were impacted by water deficit. RWC, EL, and MDA measures were not useful as indicators of drought tolerance in Arachis spp. Results of gas exchanges and chlorophyll fluorescence pointed to non-stomatic photosynthesis limitation, negatively related to the increasing of membrane integrity damage, in all species analyzed, and evidenced drought susceptibility in Arachis duranensis Krapov. & W. C. Greg. Higher values of stomatic conductance and leaf RWC suggested a unique mechanism of adaptation to drought stress in Arachis triseminata Krapov. & W. C. Greg. The higher proline content in A. hypogaea cv. Havana pointed to a different mechanism of osmotic adjustment in this cultivar, in comparison to the wild species analyzed. For genetic characterization, transcription factors (TF) were identified, characterized, and putatively related to water deficit response through in silico analyses of the theoretical proteomes of A. duranensis and Arachis ipaensis Krapov. & W. C. Greg., and amino acid sequences generated from preliminary RNA sequencing data of A. hypogaea and Arachis stenosperma Krapov. & W. C. Greg., under drought stress. The observed conservation of types and frequencies of TF families indicated similarities of regulatory pathways between these species. Orthology analyses of drought-responsive genes revealed the conservation of TF regulatory pathways between Arachis spp. and Arabidopsis. Additionally, the expression modulation of eight TF genes differed between the Arachis species analyzed under drought stress, suggesting differences in the transcriptional regulation of TF genes, which might lead to diverse acclimatization mechanisms to abiotic stress.

The discovery of novel plant resistance (R) genes (including their homologs and analogs) opened interesting possibilities for controlling plant diseases caused by several pathogens. However, due to environmental pressure and high selection operated by pathogens, several crop plants have lost specificity, broad-spectrum or durability of resistance. On the other hand, the advances in plant genome sequencing and biotechnological approaches, combined with the increasing knowledge on R-genes have provided new insights on their applications for plant genetic breeding, allowing the identification and implementation of novel and efficient strategies that enhance or optimize their use for efficiently controlling plant diseases. The present review focuses on main perspectives of application of R-genes and its co-players for the acquisition of resistance to pathogens in cultivated plants, with emphasis on biotechnological inferences, including transgenesis, cisgenesis, directed mutagenesis and gene editing, with examples of success and challenges to be faced.

CAPES Calotropis procera (Apocynaceae) é nativa de áreas áridas e semiáridas. Essa espécie sempre verde e de metabolismo fotossintético C3, é um excelente modelo de estudo para a compreensão da tolerância aos fatores abióticos. A seca é o estresse abiótico que mais influencia no crescimento, no desenvolvimento e na produtividade das espécies vegetais. O presente estudo visa avaliar sob aspectos ecofisiológicos, anatômicos e bioquímicos duas populações de C. procera, durante as estações seca e chuvosa de 2012 e 2013, em condições ambientais diferentes: uma no semiárido e outra no litoral; bem como avaliar plantas jovens de C. procera sob déficit hídrico em condições de casa-de-vegetação. Foram avaliadas as trocas gasosas, quantificação de solutos do metabolismo primário, atividade de enzimas do sistema antioxidativo, análise de atributos anatômicos foliar. Calotropis procera mesmo exposta a ambientes contrastantes apresentou alta taxa fotossintética mesmo na estação seca sob déficit de pressão de vapor (DPV) e densidade de fluxo de fótons fotossintéticos (DFFF) elevados. Também foi observado aumento de pigmentos fotossintéticos, acúmulo de açúcares e aumento na atividade de enzimas do ciclo antioxidativo em ambas as localidades no período seco. Contudo, os ajustes anatômicos foram contrastantes, enquanto no semiárido houve aumento na espessura do mesofilo no período seco, no litoral houve aumento na espessura da cutícula e aumento na densidade de tricomas. As plantas jovens de C. procera alcançaram o máximo estresse após 10 dias de suspensão de rega, quando a condutância estomática (gs) chegou a zero. Para minimizar a perda d’água C. procera reduziu a gs, número de folhas, aumentou na espessura da cutícula e na densidade estomática. O aumento da fotorrespiração, da respiração mitocondrial do dia (Rd), do quenching não fotoquímico (NPQ), dos carotenóides, carboidratos solúveis totais (CST), aminoácidos livres totais (ALT), prolina e aumento na atividade da superóxido dismutase (SOD) garantiram a fotoproteção ao aparato fotoquímico. Com base nos resultados obtidos, C. procera apresenta alta performance fotossintética mesmo sob seca. O metabolismo bioquímico primário apresenta ajustes diferentes nas diferentes condições estudadas. Entretanto, C. procera no litoral e em casa de vegetação sob seca apresentaram estratégias semelhantes quanto aos atributos anatômicos. O conjunto de dados nos faz entender como uma espécie C3, sempre verde apresenta um metabolismo fotossintético intenso sob seca, divergindo da maioria das plantas de metabolismo C3. Calotropis procera (Apocynaceae) is native from arid and semiarid areas. This species evergreen, and C3 photosynthetic metabolism is an excellent study model for the understanding of the tolerance to abiotic factors. Drought is the most abiotic stress harmful the growth, development and productivity of plant species. This study aims to evaluate in ecophysiological, anatomical and biochemical aspects of two populations of C. procera, during the dry and rainy seasons of 2012 and 2013 in different environments: one in semiarid and another on the seacoast; and evaluate young plants of C. procera under drought at greenhouse conditions. We evaluated the gas exchange, solute quantification of the primary metabolism, enzyme activity of the antioxidant system, analysis of leaf anatomical. Calotropis procera even exposed to contrasting environments showed high photosynthetic rate even the dry season under high vapor pressure deficit (VPD) and photosynthetic photon flux density (PPFD). In addiction was observed increase in photosynthetic pigments, accumulation of sugars and increase in antioxidant enzyme activity in both locations during the dry season. However, the anatomical adjustments were contrasting, while in the semiarid region was observed increase in mesophyll thickness in the dry season, on the seacoast was observed increase in cuticle thickness and increase in trichomes density. Young plants of C. procera reached the maximum stress after 10 days withhold water, when stomatal conductance (gs) reached zero. To minimize water loss, C. procera reduced gs, leaf number, increased cuticle thickness and stomata density. The increase in photorespiration, mitochondrial day respiration (Rd) of non-photochemical quenching (NPQ), carotenoids, soluble carbohydrates, free amino acids, proline and increase in superoxide dismutase (SOD) activity garantee the photoprotection to the photochemical apparatus. Based on the results obtained, C. procera present high photosynthetic performance even under drought. The primary biochemical metabolism has different settings under different conditions. However, C. procera on the seacoast and in greenhouse under drought showed similar strategies regarding the anatomical attributes. The data set help us understand how C3 species, evergreen, present an intense photosynthetic metabolism under drought, diverging of the most C3 plants.

FACEPE As plantas evoluíram para sobreviver em ambientes onde muitas vezes são impostas condições adversas, tais como estresses abióticos (temperatura, luz, seca, salinidade, frio), ou bióticos (vírus, bactérias, fungos e nematoides). Para sua sobrevivência, desenvolveram inúmeros mecanismos que permitem a detecção de mudanças ambientais, bem como a indução de respostas específicas às condições estressantes impostas, minimizando as perdas. Existem genes-chave nos mecanismos de adaptação, especialmente os relacionados à desintoxicação, à homeostase e à reprogramação dos padrões de expressão gênica, envolvendo mudanças em nível fisiológico. A identificação de genes-candidatos promissores para o melhoramento de espécies cultivadas com relação aos principais estresses ainda está aquém das necessidades. Assim, a identificação e caracterização de genes relacionados com a resposta vegetal a estresses foi realizada para as culturas da soja e do feijão-caupi, em seus respectivos transcriptomas, por métodos computacionais. Quando estão sob estresse, as plantas podem ativar respostas celulares, incluindo a produção de proteínas antioxidantes, com o intuito de minimizar os danos e evitar a ação tóxica de ROS (Espécies Reativas de Oxigênio) nas células vegetais. Neste contexto, foram identificados 1.273 transcritos em feijão-caupi e 451 transcritos em soja, distribuídos em 15 categorias de genes ROS que desempenham papéis importantes no estresse oxidativo. Estes genes compõem um grupo de enzimas antioxidantes que trabalham em conjunto para manter um nível de estado estacionário intracelular, promovendo o crescimento da planta, desenvolvimento, ciclo celular, a sinalização hormonal, reforçando respostas aos estressores ambientais abióticos e bióticos, semelhante ao observado em outras espécies de plantas. Além das ROS fatores de transcrição (FTs) representam um papel crucial, como os principais reguladores da tolerância vegetal ao estresse. Nesse contexto, foi realizada uma identificação das famílias de FTs, presentes no transcriptoma de duas variedades contrastantes de feijão-caupi (sensível e tolerante a seca). Foram identificados 4.822 transcritos, classificados em 64 famílias, com expressão diferencial nos diferentes tempos de exposição ao estresse e cultivares, exibindo indução da expressão em condições de estresse. As interações entre as famílias gênicas reguladoras e os genes regulados permitiram a criação de modelos computacionais para a compreensão da arquitetura e funcionamento da rede de regulação gênica vegetal frente ao estresse, permitindo a identificação eficiente de candidatos para o melhoramento vegetal e fins biotecnológicos. Plants evolved to survive in environments that often impose adverse conditions, such as abiotic (temperature, light, drought, salinity, cold) and biotic stresses (viruses, bacteria, fungi and nematodes). For survival, they developed several mechanisms that enable the detection of environmental changes, as well as induction of specific responses to the imposed stress conditions, minimizing losses. There are key genes associated to adaptation mechanisms; especially those related to detoxification, homeostasis and gene expression patterns reprogramming, involving changes at physiological level. The identification of promising candidate genes for cultivated species improvement related to main stresses is still far from the necessities. Thus, the identification and characterization of genes related to plant response to stress was carried out for soybean and cowpea in their transcriptome by computational methods. When under stress, plants can activate cellular responses, including production of antioxidant proteins, in order to minimize damage and avoid toxic action of ROS (Reactive Oxygen Species) in plant cells. In this context, 1,273 transcripts were identified in cowpea and 451 transcripts in soybean, distributed into 15 ROS gene categories that play important roles in oxidative stress. These genes form a group of antioxidant enzymes that work in concert to maintain a steady intracellular level state, promoting plant growth, development, cell cycle, and hormonal signaling, reinforcing responses to biotic and abiotic environmental stressors, like observed in other plant species. Apart from ROS, transcription factors (TFs) play a crucial role as the primary regulators of plant stress tolerance. In this context, the identification of TF families was conducted for transcriptome data for two contrasting cowpea varieties (sensitive and tolerant to drought). 4,822 transcripts were identified, being classified into 64 families, differentially expressed in different times of exposure to stress and cultivars, exhibiting induction of expression under stress conditions. The interactions between regulatory gene families and regulated genes allowed the creation of computational models for understanding the architecture and operation of the plant against stress gene regulation network, allowing efficient identification of candidates for plant breeding and biotechnological purposes.

FACEPE CNPq Fundação Boticário CAPES Várias espécies de plantas ocorrem em habitats discretos (i.e. descontínuos) como ilhas oceânicas, topos úmidos de montanhas e afloramentos rochosos. Quando populações dessas plantas ocorrem em paisagens ambientalmente heterogêneas, o isolamento espacial pode facilitar sua adaptação local. Isso acontece devido à redução do fluxo gênico com outras populações adaptadas a condições distintas, o que poderia diluir a adaptação local. Por outro lado, populações de habitats discretos tendem a ser pequenas e, portanto, mais suscetíveis à perda de variabilidade genética por endogamia (cruzamento entre parentes) e deriva genética (fixação aleatória de alelos), o que reduz seu potencial adaptativo. Entretanto, quando esses habitats discretos ocorrem na forma de arquipélagos compostos por conjuntos isolados de pequenas populações adjacentes e potencialmente conectáveis, há maior chance de redução dos níveis de endogamia e deriva, e consequentemente, adaptação local. Além disso, populações expostas a diferentes assembleias de polinizadores e condições abióticas distintas (ex. diferenças na temperatura e precipitação) devem ser favorecidas quando suas flores podem ajustar-se morfologicamente aos polinizadores locais independentemente dos ajustes impostos às folhas por fatores abióticos (desacoplamento). Utilizando principalmente como modelo arquipélagos de populações discretas (exclusivas de afloramentos rochosos) do complexo Ameroglossum pernambucense (Scrophulariaceae) expostos a diferentes condições ambientais, esta pesquisa teve como objetivo principal investigar processos ecológicos (interação planta-polinizador), evolutivos (seleção natural versus deriva genética) e morfofuncionais (desacoplamento entre caracteres reprodutivos e vegetativos) que podem facilitar ou constranger a adaptação local de pequenas populações discretas. O potencial de cruzamento, inferido a partir da dispersão de partículas fluorescentes, entre plantas dentro e entre populações de um mesmo arquipélago revelou que a atividade dos polinizadores deve reduzir potencialmente os níveis de endogamia e deriva dentro dos arquipélagos, podendo favorecer adaptação local. Analisando a variação geográfica e ambiental da morfologia (folhas e flores) e composição genética (marcadores microssatélites) das populações do complexo A. pernambucense, foi observado que essas variações são melhor explicadas por modelos de diferenciação por seleção natural, e não por modelos de deriva genética, indicando a presença de adaptação local. A observação de um sistema de polinização funcionalmente desacoplado das folhas, indica que as populações do complexo A. pernambucense podem se adaptar às assembleias locais de polinizadores sem serem constrangidas pelas pressões seletivas impostas às folhas. Several species of plants are distributed in discrete habitats such as oceanic islands, humid mountain tops and rock outcrops. When the populations of these plants occur across environmental heterogeneous landscapes, spatial isolation might favor local adaptation. This is due to reduced gene flow with populations adapted to different environmental conditions, what could dilute local adaptation. On the other hand, populations in discrete habitats tend to be small, and thus more prone to losses of genetic variation by endogamy (mating between relatives) and genetic drift (random allele fixation), both affecting population adaptability. However, when discrete habitats form archipelagos of small adjacent populations with potential connectivity the levels of endogamy and drift are more likely to reduce and increase the adaptive potential of archipelago populations. Furthermore, populations exposed to different pollinator assemblies and different climatic conditions (e.g. differences of temperature and precipitation) might be favored when flowers are able to adapt to local pollinators independently from leaf adaptation to local climates (flower-leaf decoupling). Using mainly the Ameroglossum pernambucense complex (Scrophulariaceae) as a model of archipelagos of small disjunct populations (exclusive from rock outcrops) exposed to a highly heterogeneous landscape, the main goal of this research was to investigate ecological (plant-pollinator interactions), evolutionary (natural selection versus genetic drift) and morpho-functional (flower-leaf decoupling) aspects that could favor or constrain local adaptation of small isolated discrete populations. The mating potential of the studied plants within and among archipelago populations revealed that pollinator activity has potential to reduce endogamy and genetic drift, and might favor local adaptation. Examining the geographical and environmental variation of the phenotypes (flowers and leaves) and the genetic composition of the A. pernambucense complex populations, the results suggested that natural selection models better explained these variations than genetic drift models, providing evidence of local adaptation. The evidences also supported a pollination system functionally decoupled from leaves, suggesting the A. pernambucense complex population are able to adapt to local pollinator assemblies without constraining the adaptation of leaves to local climates.

FACEPE Ciclotídeos são uma classe de peptídeos antimicrobianos (AMPs - do inglês Antimicrobial peptide) cíclicos de plantas, compostos de, aproximadamente, 30 resíduos de aminoácidos, sendo seis cisteínas conservadas e conectadas por três pontes de dissulfeto. Sua expressão é constitutiva, tendo sua principal função na defesa vegetal contra patógenos, que podem causar perdas significativas em culturas importantes para a agricultura, como no caso da família Poaceae que apresenta destacada importância econômica no Brasil e no mundo. Nesse estudo foi conduzida uma busca por genes relacionados a ciclotídeos vegetais, disponíveis em bancos de dados de acesso restrito e público, com vistas ao isolamento e caracterização in silico desses peptídeos. Através da busca nos genomas de Hevea brasiliensis, Manihot esculenta, Ricinus communis, Sorghum bicolor e Zea mays; bem como no transcriptoma de Vigna unguiculata foi verificado que apenas o genoma de Zea mays apresentou dois possíveis genes codificadores de ciclotídeos. Assim, primers foram desenhados para o isolamento destes genes em milho. Além da espécie Z. mays, as espécies Triticum aestivum (trigo) e Secale cereale (centeio), foram utilizadas para a tentativa de isolamento a partir dos pares de primers desenhados. Foram obtidos 19 fragmentos (amplicons), sendo quatro deles (zm315, zm316, zm317, sc359) com o domínio ciclotídeo, os três primeiros de milho e o último de centeio. Essas quatro sequências foram, então, submetidas a uma caracterização in silico, para predição da estrutura secundaria, terciaria e função predita. Verificou-se que esses peptídeos apresentam as seis cisteínas conservadas, três pontes dissulfeto e o padrão de aminoácidos entre as cisteínas, similar aos encontrados em ciclotídeos. Ainda foi possível a predição de algumas propriedades físico-químicas e modelagem por homologia para as quatro proteínas, o que mostrou a qualidade e confiabilidade dos modelos. Sugere-se que dois dos ciclotídeos isolados (zm315, zm316) pertençam a uma nova classe de peptídeos lineares, mas com características de ciclotídeos. Cyclotides are a class of cyclic antimicrobial peptides (AMPs) present on plants, composed by approximately 30 amino acid residues, including six conserved cysteines connected by three disulphide bridges. Its expression is constitutive, with main function on plant defense against pathogens, that may cause significant losses in important cultivars, as in the case of Poaceae, a family that presents economic importance for the agriculture in Brazil and worldwide. This study performed a search for genes related to plant cyclotides, available in restricted and public access databases, aimed at their in silico isolation and characterization. Searching for these peptides in Hevea brasiliensis, Manihot esculenta, Ricinus communis, Sorghum bicolor, Vigna unguiculata and Zea mays genomes, we obtained two possible genes encoding Cyclotides in Z. mays. Thus, primers were designed for the isolation of these genes in maize as well in wheat (Triticum aestivum) and rye (Secale cereale) species. We obtained 19 amplicons and four of them (zm315, zm316, zm317, sc359) presented cyclotide domain. These four sequences were then subjected to in silico characterization, for predicting their secondary and tertiary structures, as well their function. It was found that these peptides present six conserved cysteines, three disulphide bridges and the amino acid pattern between the cysteines similar to those found in cyclotides. It was also possible to predict some physical chemical properties and also building a 3D protein by homology modeling for the four peptides, presenting high quality and reliability. Our analysis indicates that two isolated cyclotides (zm315, zm316) appear to belong to a new class of linear peptides, but with cyclotide features.

FACEPE O presente trabalho teve como objetivo analisar o perfil de transcrição de genótipos de cana-de-açúcar tolerantes e sensíveis ao déficit hídrico, utilizando a técnica de SuperSAGE. Para tanto, genótipos selecionados a partir do programa de melhoramento do Centro de Tecnologia Canavieira (CTC), com performances contrastantes sob déficit hídrico foram submetidos à supressão de rega por 24 horas e constituíram o material vegetal avaliado. Foram geradas quatro bibliotecas SuperSAGE, as quais incluíram 8.787.315 tags (26 pb) que, após a exclusão dos singlets, permitiram a identificação de 205.975 unitags. As bibliotecas mais representativas, considerando o número de tags, foram TC (tolerante controle; 2.516.454 tags) e SD (sensível estressada; 2.133.587 tags), enquanto TD (tolerante estressada; 750.226 tags) e SC (sensível controle; 762.492 marcas) foram menos abundantes. Para a anotação tag-gene, foram realizados alinhamentos contra ESTs de gramíneas de diferentes bancos de dados públicos, os quais foram posteriormente categorizados em termos de Ontologia Gênica (GO) usando a ferramenta Blast2GO. A partir das análises estatísticas considerando P ≤ 0,05 (teste Audic-Claverie) foi possível detectar as tags diferencialmente expressas, dentre as quais 213 foram identificadas como superexpressas. Desse total, 68 unitags possuíam anotação ou termo GO e 145 permaneceram sem anotação. Com o intuito de eleger um grupo com as melhores tags para validação via RT-qPCR foram selecionados candidatos que apresentaram respostas exclusivas, diferencialmente significativas e divergentes entre os bulks de genótipos tolerantes e sensíveis quando comparadas as condições de estresse e controle. Adicionalmente, dez genes de referência foram selecionados para avaliação em algoritmos estatísticos (GeNorm, NormFinder and BestKeeper), dos quais seis (Histona, Ubiquitina, SAMDC, 25S rRNA, α-tubulina e GAPDH) foram considerados apropriados para normalizar os dados de expressão de raízes de genótipos de cana-de-açúcar sob seca, sendo Histona e α-tubulina relatados pela primeira vez para a espécie. Análises adicionais permitiram identificar representantes das quatro subfamílias de aquaporinas descritas em vegetais superiores, apresentando 42 isoformas distintas. Ao menos 10 potenciais alvos distintos de isoformas de aquaporinas e suas respectivas unitags foram considerados promissores para estudos futuros, dos quais dois (SsPIP1-1 e SoPIP1-3/PIP1-4) foram validados via RT-qPCR e apresentaram potencial para desenvolvimento de marcadores moleculares para uso no melhoramento genético. The present study aimed to analyze the comparative transcriptional profiling of tolerant and sensitive sugarcane genotypes to water deficit, using the SuperSAGE technology. To this end, accessions with contrasting performances under water deficit (drought sensitive and tolerant) were selected from the breeding program of the Center for Sugarcane Technology (CTC) and submitted to water deficit (irrigation suspension of 24 h) and used to generate four SuperSAGE libraries, producing 8,787,315 tags (26 bp) which, after singlets exclusion, allowed the identification of 205,975 unitags. Considering the number of tags the most representative libraries were TC (tolerant control: 2,516,454) and SD (sensitive after stress: 2,133,587), whereas TD (tolerant after stress: 750,226) and SC (sensitive control: 762,492) presented a lower number of transcripts. For tag-gene annotation alignments were carried out against ESTs from grass species available in different public data banks used for a posterior Gene Ontology (GO) categorization with Blast2GO. Statistical evaluation (Audic-Claverie test at P ≤ 0.05) allowed the identification of differentially expressed tags from which 213 were overexpressed. From these, 68 unitags presented GO terms and 145 had no functional annotation. Aiming to elect the most promising tags for RT-qPCR validation, candidate sequences were selected among those that presented exclusive responses and significant differential expression comparing bulks of tolerant and sensible genotypes under stress and their respective non stressed controls. Additionally ten reference genes were selected for evaluation with statistical algorithms (GeNorm, NormFinder and BestKeeper), whereas six (Histone, Ubiquitin, SAMDC, 25S rRNA, α-tubulin e GAPDH) of them were considered appropriate to normalize expression data of sugarcane root tissues under drought, being Histone and α-tubulin genes reported for the first time for sugarcane studies. Further analysis allowed the identification of representatives of the four aquaporin subfamilies previously described in higher plants, with 42 distinct isoforms. At least 10 potential targets among the identified isoforms were considered promising for future studies, from which two (SsPIP1-1 and SoPIP1-3/PIP1-4) were validated via RT-qPCR, representing potential candidates for molecular marker development and use in breeding programs.

FACEPE O gênero Dyckia Schult & Schult.f. (Pitcairnioideae, Bromeliaceae) compreende aproximadamente 150 espécies, de natureza xerofítica/rupícola, e caracteriza-se por apresentar uma considerável variação morfológica e ocorrência de micro-endemismos, com cerca de 80% de sua ocorrência no território brasileiro. Os estudos filogenéticos (morfológicos e moleculares) prévios apontaram o monofiletismo no grupo, todavia, com relações inter-específicas ainda não esclarecidas. Assim, a reconstrução filogenética em 101 espécimes (ca. 60 spp.) do gênero foram conduzidos, a partir da geração dos marcadores do tipo AFLP (Amplified Fragments Lenght Polymorphism). Quanto às análises populacionais, com o objetivo de revelar os primeiros insights nas populações de Dyckia nos brejos pernambucanos, foram desenvolvidos primers de microssatélites e aplicados em quatro populações de Dyckia pernambucana e uma de D. limae ocorrentes nos Brejos de Altitude do Planalto da Borborema (Pernambuco, Brasil), bem como, três populações de D. dissitiflora, localizadas na região da Chapada Diamantina, totalizando 87 indivíduos. Assim, dados acerca da variabilidade genética e padrões de fluxo gênico, foram obtidas, mediante uso dos marcadores de microssatélites (nucleares e plastidiais) e AFLP. As inferências filogenéticas confirmaram o monofiletismo do grupo, com topologia apresentando elevado suporte na maioria dos nós terminais do dendrogama. Adicionalmente, os dados revelaram a estreita relação de Dyckia com o grupo-irmão Encholirium, no entanto, os índices de consistência e de retenção (CI e RI) revelaram níveis significantes de homoplasia, onde politomias e baixa resolução foram observados, principalmente nos nós mais basais. No entanto o padrão genético/geográfico encontrado corroborou as hipóteses, de irradiação recente, no grupo. A associação dos marcadores revelaram níveis de variabilidade consideráveis para as populações de Pernambuco, provavelmente modeladas por deriva genética, apresentando acentuada riqueza alélica e haplotípica, quando comparadas a outros trabalhos populacionais em Bromeliaceae. Os dados de diferenciação genética revelaram estruturação populacional acentuada, com definida separação entre as populações de D. dissitiflora e do Grupo Pernambuco. Adicionalmente, os dados moleculares em conjunto com os morfológicos não puderam estabelecer a separação de D. limae das demais populações de D. pernambucana, sugerindo que este grupo Pernambuco é composto por apenas uma espécie. The xeromorphic genus Dyckia Schult.f. (Pticairnioideae subfamily, Bromeliaceae) currently comprises about 150 species, exhibiting an enormous morphological variability and occurrence of micro-endemisms with about 80% of their occurrence in the Brazilian territory. Previous phylogenetic studies (morphological and molecular) have reported the monophyly of this group, nevertheless, with still unclear interspecific relationships. Thus, the phylogenetic reconstruction, in 101 specimens (ca. 60 spp.), in Dyckia was performed from the amplification of AFLP (Amplified Fragments Lenght Polymorphism) marks. As for population analysis microsatellite primers were developed and apllied in one and four populations of D. limae and D. pernambucana respectively, occurring in the “Brejos de Altitude” of the Borborema Plateau (Pernambuco, Brazil), in order to reveal the first insights in populations of Dyckia in Pernambuco State. Also, populations of D. dissitiflora (considered the closest species of the Pernambuco Group) located in the “Chapada Diamantina”, were collected, with a total of 87 individuals. In order to understand the patterns of gene flow and the genetic variability among populations, both microsatellite loci (nuclear and plastidial) and AFLP markers were employed. The phylogenetic inference has confirmed the monophyly in the genus with high supported topology at terminal nodes of the tree, as well as, a clear genetic/geographic pattern. Additionally, the data has revealed a close relationship with the genus Encholirium, corroborating previous studies. On the other hand the significant levels of homoplasy and politomies, especially at basal nodes, were achieved, in the present work. The association of these markers revealed considerable levels of variability in the Pernambuco populations, probably modeled by genetic drift, presenting accentuated allelic and haplotypic richness when compared to other population’s studies in Bromeliaceae. In relation to the genetic differentiation data, the combined informations of Bayesian clustering, phenetics and inbreeding indices displayed strong population structure with a defined separation between populations of D. dissitiflora and the Pernambuco Group. Moreover, the molecular data together with morphological aspects could not establish the clear separation of D. limae from other populations of D. pernambucana, suggesting that the Pernambuco Group, possibly, consists of a single species.

Submitted by Mario BC (mario@bc.ufrpe.br) on 2016-09-19T14:46:16Z No. of bitstreams: 1 Marilia Gabriela de Santana Costa.pdf: 1426412 bytes, checksum: c3c7baa96284c5f7b4c52bec2911ec26 (MD5) Made available in DSpace on 2016-09-19T14:46:16Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Marilia Gabriela de Santana Costa.pdf: 1426412 bytes, checksum: c3c7baa96284c5f7b4c52bec2911ec26 (MD5) Previous issue date: 2013-07-29 Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES Helinonia L. (family Heliconiaceae) comprises about 207 species, mostly of Neotropical origin, with elevated ornamental interest. Their identification is performed with difficulty and several species are recognized as synonyms. This study aimed to characterize cytogenetically 10 genotypes of Heliconia, using fluorochrome staining with DAPI and CMA and FISH with rDNA 45S and 5S probes. The karyotypes were symmetric, with 2n = 2x = 24 chromosomes for diploid species, with average length ranging from 0.88 to 3.35 μm. In relation to CMA/DAPI staining and FISH, CMA+/DAPI0/rDNA 5S proximal sites were observed in two and three small chromosomes in diploid and triploid genotypes, respectively. For CMA++/DAPI-/rDNA 45S sites, two or four sites per genotype were observed. For H. psittacorum diploid populations, two subterminal sites with distended satellite were found, and, for H. spathocircinata, four terminal sites without satellite were found. Heliconia psittacorum x H. spathocircinata hybrids (‘Golden Torch Adrian’ e ‘Golden Torch’), as expected, showed three labeled chromosomes, two similar to H. spathocircinata and one to H. psittacorum. For 'Suriname Sassy' and 'Sassy', three terminal sites with satellite similar to diploid H. psittacorum were observed. Heliconia bihai had two chromosomes with proximal sites. Similarly, H. caribaea x H. bihai cv. Jacquinii hybrid showed two proximal sites CMA++/DAPI-/DNAr 45S, but with size and morphology chromosome heteromorphism. The distribution of 5S and 45S rDNA sites, both CMA positive, corroborated the triploid origin for 'Sassy Suriname' and 'Sassy' genotypes from diploid genotypes H. psittacorum as well as the hybrids H. psittacorum x H. spathocircinata ('Golden Torch' and 'Golden Torch Adrian') and H. caribaea x H. bihai cv. Jacquinii from their respective parents. O gênero Heliconia L. (família Heliconiaceae) possui cerca de 207 espécies, principalmente de origem neotropical, com elevado interesse ornamental. Sua identificação é realizada com dificuldade e diversas espécies são reconhecidas como sinonímias. O presente trabalho teve por objetivo a caracterização citogenética de 10 genótipos de Heliconia mediante as técnicas de coloração com fluorocromos CMA e DAPI e FISH para sítios de DNAr 45S e 5S. Os cariótipos foram simétricos, com número cromossômico para as espécies diploides de 2n = 2x = 24 e comprimento médio dos cromossomos de 0,88 a 3,35 μm. Em relação à coloração CMA/DAPI e FISH, observou-se marcação proximal CMA+/DAPI0/DNAr 5S em dois e três cromossomos pequenos, nos genótipos diploides e triploides, respectivamente. Para as marcações CMA++/DAPI-/DNAr 45S, por sua vez, observou-se de dois a quatro sítios por genótipo. Nas populações diploides de H. psittacorum observados dois cromossomos com marcação subterminal e satélite distendido e para H. spathocircinata foram encontrados quatro cromossomos com marcação terminal e ausência de satélite. Os híbridos de H. psittacorum x H. spathocircinata (‘Golden Torch Adrian’ e ‘Golden Torch’) como esperado exibiram três cromossomos com marcação, dois semelhantes aos H. spathocircinata e outro ao de H. psittacorum. Nos genótipos triploides ‘Sassy’ e ‘Suriname Sassy’, foram observados três cromossomos com marcação subterminal e presença de satélite semelhante ao encontrado para H. psittacorum. Para H. bihai, destacaram-se dois cromossomos com marcação proximal. O híbrido H. caribaea x H. bihai cv. Jacquinii também apresentou dois cromossomos portadores sítios de CMA++/DAPI-/DNAr 45S proximal, porém heteromórficos para tamanho e morfologia. A distribuição dos sítios de DNAr 5S e 45S, ambos CMA positivos, corroborou a origem dos genótipos triploides ‘Sassy’ e ‘Suriname Sassy’ a partir de genótipos diploides de H. psittacorum bem como de híbridos H. psittacorum x H. spathocircinata (‘Golden Torch’ e ‘Golden Torch Adrian’) e H. caribaea x H. bihai cv. Jacquinii a partir de seus respectivos parentais.

Cryptanthus Otto & Dietr. é endêmico do Brasil e composto por 67 espécies distribuídas em floresta Atlântica, restingas, campos rupestres e Caatinga. Apresenta espécies terrícolas endêmicas e em sua maioria ameaçadas de extinção, devido à perda do habitat natural. O presente trabalho teve como objetivo reconstituir a filogenia molecular do gênero, medir e associar o tamanho genômico com a história evolutiva do grupo e estabelecer marcadores microssatélites para estudos populacionais. No primeiro capítulo utilizando 104 espécimes de Cryptanthus, foi reconstruída a filogenia molecular para o grupo a partir de AFLP, e realizada análise do estado de caracter ancestral para flores andromonóicas e hermafroditas. Foi observado que os subgêneros Cryptanthus e Hoplocryptanthus Mez. não são monofiléticos. Além disso, os grupos morfológicos previamente propostos para o gênero, apresentaram caracteres homoplásicos, exceto larcedae. Em relação à biogeografia, a colonização da floresta Atlântica parece ter surgido dentro do grupo múltiplas vezes, sendo predominante no subgênero Cryptanthus. Em Hoplocryptanthus, as espécies de Campos Rupestres e de floresta Atlântica apresentam uma separação bem definida, consistindo em mais um indício da condição polifilética deste grupo. A análise de estado de caracter ancestral, mostrou a importância das flores andromonóicas na diversificação do gênero especialmente na floresta Atlântica. No segundo capítulo, o tamanho genômico de 47 espécies de Cryptanthus foi estimado e comparado com o estado de caracter ancestral de diferentes tipos de habitats em que o gênero ocorre, a partir de uma filogenia molecular pré-estabelecida. Foi observado diferenciação significativa entre os dois subgêneros em relação à variação do tamanho genômico e as relações filogenéticas. Adicionalmente, diferenças significativas entre tamanho genômico e preferência por diferentes habitas, também foram observadas. Contudo, as espécies que ocorrem em floresta Atlântica não se diferenciam em relação apenas a preferência por habitats, assim sugerindo que às relações filogenéticas provavelmente são os fatores mais determinantes na variação observada do tamanho genômico de Cryptanthus. O terceiro capítulo abordou a avaliação de 34 loci de microssatélite plastidial (cpSSR) da espécie Dyckia marnier-lapostollei L.B. Smith., permitindo o estabelecimento de 29 loci, dos quais sete foram genotipados em três populações da espécie C. schwackeanus Mez e três da espécie C. warrenloosei Leme. Seis loci apresentaram polimorfismo entre as populações, assim demonstrando que os cpSSR estabelecidos são uma boa ferramenta para estudos populacionais no gênero. No conjunto os dados representam os primeiros passos para o entendimento da evolução e das relações do grupo com ferramentas moleculares.

FACEPE Entre as plantas não comestíveis o pinhão-manso (Jatropha curcas L.) se apresenta como expressiva opção para a obtenção de óleo vegetal, muito demandado para finalidades industriais ou ainda como biocombustível. Apesar da importância de bancos genéticos eficientemente caracterizados para o estabelecimento de programas de melhoramento, os recursos disponíveis para o pinhão-manso ainda se encontram escassamente caracterizados. No presente trabalho foram testados e desenvolvidos marcadores moleculares para esta cultura, aplicados experimentalmente a acessos de pinhão-manso em comparação com espécies relacionadas. Os marcadores testados incluíram sete primers ISSR (Inter Simple Sequence Repeat) e treze iniciadores DAF (DNA Amplification Fingerprinting), além do sequenciamento de parte da região ITS-1 (Internal Transcribed Spacer 1). Após avaliação de uma subamostra com seis acessos de três espécies de Jatropha foram selecionados marcadores para aplicação a um número maior de acesso, sendo obtidos resultados para 12 deles. Os marcadores selecionados envolveram dois ISSR (UBC 808, UBC 809; polimorfismo médio de 78%)e dois DAF (OPL07, OPL11, com média de 44% polimórficos). Por sua vez, as regiões parcialmente sequenciadas de ITS-1 revelaram níveis de polimorfismo escassos entre 10 acessos de pinhão-manso, além de moderado polimorfismo interespecífico considerando outras espécies de Jatropha, indicando que tais marcadores são úteis apenas para comparações interespecíficas ou supragenéricas. Os marcadores desenvolvidos certamente serão úteis para análises de J. curcas envolvendo uma maior amostragem, podendo colaborar para a seleção de parentais contrastantes para análises de mapeamento genético, entre outras aplicações.

Submitted by Mario BC (mario@bc.ufrpe.br) on 2019-11-28T14:40:16Z No. of bitstreams: 1 Ana Rafaela da Silva Oliveira.pdf: 1171715 bytes, checksum: 854cfe39c9fb18e68416e3ef3161c4c3 (MD5) Made available in DSpace on 2019-11-28T14:40:16Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Ana Rafaela da Silva Oliveira.pdf: 1171715 bytes, checksum: 854cfe39c9fb18e68416e3ef3161c4c3 (MD5) Previous issue date: 2012-10-31 Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES Soybean [G. max (L) Merr.] is considered the main cultivated oil plant and also the first oilseed crop and legume sequenced, generating important genomic information. The present work aimed to perform a comparative genomic study, through in situ localization of eight BACs (Bacterial Artificial Chromosomes) sequences belonging to linkage groups G (pseudomolecule 18, four BACs) and J (pseudomolecule 16, four BACs) from G. max (2n = 40) in G. soja (2n = 40), G. syndetika (2n = 40), G. tabacina (2n = 80) and G. tomentella (2n = 78) chromosomes. Cytogenetic analyzes using the probes in G. max, G. soja and G. syndetika showed that seven BACs yielded single markers in only one or two chromosome pairs, except for G. soja with the BAC 176B09 (three pairs) and G. syndetika with BAC93L17 (four pairs). In G. max and G. soja, only 173N15 revealed a DNA repetitive mark when hybridized in situ in pericentromeric and centromeric regions in all chromosomes of G. max and 10 pairs of G. soja, showing differentiation of these regions throughout evolution. Due to the presence of repetitive DNA, the BAC has not been hybridized in the other species.In G. tabacina two BACs of each linkage group hybridized on a pair of homeologous chromosomes, equivalent being viewed some extra markers viewed for the Gm18 BACs. In relation to G. tomentella, only for the BACs of Gm16 (102N16 and 145O12) there was a conservation of synteny as compared with G. max, observing however the presence of some extra signals, such as duplication and translocation. The BACs of Gm18 (97L17 and 176B09) hybridized on different chromosomes (two pairs each) in G. tomentella, what indicate probable chromosomal rearrangements during evolution. For BACs 102N16 (Gm16) in G. tomentella, 93L17 (Gm18) in G. syndetika and G. tomentella and 176B09 (Gm18) in G. soja, one of the extra pairs was associated with a pair of 45S rDNA sites related to possible differences in the intergenic spacers of rDNA sites. It was also observed that for Gm18, the map orientation sequencing appears to be inverted with respect to the chromosome morphology. The results suggest a break of synteny for Gm16 in G. syndetika and G. tomentella and for Gm18 in all analyzed species. A soja [G. max (L.) Merr.] é considerada a principal oleaginosa cultivada, tendo sido a primeira leguminosa a ser sequenciada, gerando informações genômicas importantes. O presente trabalho teve por finalidade realizar um estudo genômico comparativo, mediante a localização in situ de oito BACs (Bacterial Artificial Chromosomes) pertencentes aos grupos de ligação G (pseudomolécula 18, quatro BACs) e J (pseudomolécula 16, quatro BACs) de G. max (2n = 40) em cromossomos de G. soja (2n =40), G. syndetika (2n = 40), G. tabacina (2n = 80) e G. tomentella (2n = 78). As análises citogenéticas das sondas em G. max, G. soja e G. syndetika mostraram que sete BACs apresentaram marcação única em um ou dois pares cromossômicos, exceto para G. soja com o BAC 176B09 (três pares) e G. syndetika com o BAC93L17 (quatro pares). Para o BAC 173N15 em G. max e G. soja foram reveladas marcações de DNA repetitivo nas regiões centroméricas e pericentroméricas em todos os cromossomos de G. max e em 10 pares de G. soja, demonstrando diferenciação dessas regiões ao longo da evolução. Devido à presença do DNA repetitivo, esse BAC não foi hibridizado nas demais espécies. Em G. tabacina, dois BACs de cada grupo de ligação foram hibridizados em um par de cromossomos homeólogos equivalente, sendo visualizadas algumas marcas extras para os BACs do Gm18. Em relação a G. tomentella, apenas para os BACs de Gm16 (102N16 e 145O12) foi possível identificar o par cromossômico de homeologia em relação à G. max, observando-se contudo a presença de sinais extras também referentes a possíveis alterações, como duplicação e translocação. Os BACs de Gm18 (97L17 e 176B09) hibridizaram em diferentes cromossomos G. tomentella (dois pares cada), indicando prováveis rearranjos cromossômicos ao longo da evolução. Para os BACs 102N16 (Gm16) em G. tomentella, 93L17 (Gm18) em G. syndetika e G. tomentella e 176B09 (Gm18) em G. soja, um dos pares extras foi associado a um par de sítios de DNAr 45S decorrentes de possíveis divergências dos espaçadores intergênicos em sítios de DNAr. Foi observado também que para Gm18, a orientação do mapa de sequenciamento parece estar invertida em relação à morfologia cromossômica. De um modo geral, os resultados sugerem uma quebra de sintenia para Gm16 em G. syndetika, G. tomentella e para Gm18 em todas as espécies analisadas.

FACEPE CNPq RENORBIO Plantas possuem complexos e eficientes mecanismos de defesa contra diversos agentes patogênicos, dentre eles a ativação transcricional de numerosos genes, como os responsáveis pela produção de peptídeos antimicrobianos, incluindo as defensinas. Tratamse de proteínas pequenas (ca. 5 kDa), básicas e ricas em cisteína, que fazem parte do sistema de defesa desses organismos. Euphorbia hyssopifolia L. é uma erva daninha amplamente empregada na medicina popular brasileira, indiana e asiática, destacandose pela sua atividade antimicrobiana, a qual, juntamente com seu potencial invasor e sua natural resistência a patógenos, a tornam uma boa candidata para a pesquisa dessas proteínas. O potencial para uso de defensinas vegetais como novas substâncias terapêuticas reside na similaridade estrutural com defensinas de mamíferos; seu amplo espectro antimicrobiano; sua atividade rápida e em baixas doses; no sinergismo com outras defensinas e esquemas terapêuticos. Além disso, podem inativar endotoxinas; e o desenvolvimento de resistência é improvável. Defensinas exibem baixa toxicidade em células de mamíferos e podem modular resposta imune inata em mamíferos. O presente projeto objetivou isolar um gene codificante de defensinas em E. hyssopifolia via genética molecular, analisar sua sequência de nucleotídeos e a de aminoácidos traduzidos, verificando a similaridade com as defensinas de outros organismos, além de modelar tridimensionalmente e predizer as propriedades químicas e caracterizar estruturalmente a proteína putativa obtida. Os fragmentos amplificados por PCR a partir do DNA genômico foliar de E. hyssopifolia foram purificados e clonados em vetor plasmidial inserido em células de Escherichia coli, para sequenciamento. Para a análise in silico da sequência, foram empregados os programas fGenesh; BLAST; Dissulfind; Philius; APD2 Predictor e ProtParam. A modelagem de homologia 3D foi gerada e editada usando o programa Modeller e a estrutura da defensina foi visualizada no Jmol Viewer. A sequência do gene obtida foi de 361 pb dispostos em um íntron e dois éxons. Um pró-peptídeo com 78 aminoácidos foi gerado a partir da sequência codificante, que apresentou 237 pb. O peptídeo maduro compreendeu 47 aminoácidos e obedeceu ao motivo alfa-beta estabilizado por cisteínas (CSαβ) descrito para defensinas. As sequências de nucleotídeos e aminoácidos de E. hyssopifolia exibiram alta homologia com sequências de defensinas vegetais disponíveis em bancos de dados. As sequências codificantes (CDS) mostraram indícios de seleção negativa. Ainda, os preditores de propriedades químicas exibiram condizentes com defensinas. A estrutura tridimensional também foi caracterizada quanto à presença de pontes dissulfeto, hidrofobicidade, potencial eletrostático e acessibilidade ao solvente. Assim, o projeto contribuiu para conhecimento de uma nova defensina vegetal com potencial para o desenvolvimento de novos produtos farmacêuticos.

CNPq O presente estudo foi realizado com os objetivos de identificar acessos de feijão-caupi tolerantes ao caruncho (C. maculatus) e caracterizar esses acessos a nível molecular, em conjunto a acessos de V. unguiculata ssp. cylindrica e V. radiata, por meio de marcadores DAF (DNA Amplification Fingerprinting) e ISSR (Inter Simple Sequence Repeat), visando identificar parentais promissores para futuros trabalhos de melhoramento, bem como para mapeamento, pela associação com o nível de resposta ao caruncho. Para identificação da tolerância ao caruncho em feijão-caupi, 27 acessos foram avaliados em ensaios de laboratório, utilizando-se o Delineamento Experimental Inteiramente Casualizado. Para cada acesso, uma amostra com 30 grãos de feijão-caupi foi infestada com cinco casais de caruncho com até 24 h de idade, sendo os resultados obtidos submetidos à análise estatística e suas médias comparadas pelo teste de Tukey a 5% de probabilidade. Para as duas variáveis estudadas, o acesso INHUMA comportou-se como suscetível, enquanto os acessos PATATIVA e MNC99-537F-4 apresentaram-se tolerantes para ambas as variáveis. Os demais acessos testados apresentaram comportamento intermediário, o que não os diferencia em relação à INHUMA, PATATIVA e MNC99-537F-4. Na caracterização molecular dos acessos, 25 primers geraram um total de 239 amplicons, dos quais 163 foram polimórficos. Os fragmentos amplificados foram incluídos em uma matriz de dados para análise pelo método de Neighbor-Joining. No fenograma obtido, V. radiata e V. unguiculata ssp. cylindrica assumiram uma posição basal isolada dos subgrupos formados, enquanto que os acessos de V. unguiculata subdividiram-se em dois grupos, nos quais os acessos contrastantes quanto à tolerância ao caruncho se distribuíram em subgrupos distintos, o que evidencia a existência de diferenças genéticas significativas entre alguns candidatos. Nesse sentido, os resultados obtidos demonstraram que os ensaios de tolerância ao caruncho associados à aplicação de marcadores moleculares foram capazes de identificar genótipos contrastantes de feijão-caupi promissores para aplicação em trabalhos de melhoramento vegetal, bem como para a geração de populações segregantes adequadas ao mapeamento genético.

A família Bromeliaceae é uma das mais diversificadas no território brasileiro e conta com cerca de 1.200 espécies das quais 1.024 são endêmicas. Esses vegetais apresentam muitas associações ecológicas não observáveis em outros grupos de plantas, como a ocorrência de tanques na base de suas rosetas e a polinização primariamente por beija-flores ou morcegos. Encholirium spectabile Mart. Ex Schult. f. é uma bromélia que apresenta uma correlação direta com afloramentos rochosos do Nordeste Brasileiro. Esta espécie possui uma grande plasticidade morfológica regional, sendo tratada como um complexo específico, fato que resultou na descrição incorreta de outros binômios relacionados, como E. pernambucanum L.B.Sm. & Read e E. hoehneanum L.B. Sm. Plantas estritamente rupícolas são tratadas como modelos para estudos de irradiação adaptativa, bem como para correlações entre a vegetação e mudanças climáticas ocorrentes no passado. Vários marcadores moleculares têm sido aplicados nesse sentido, entre eles marcadores do tipo Fingerprinting de DNA, incluindo marcadores DAF (DNA Amplification Fingerprinting, Impressão Genômica do DNA Amplificado) e ISSR (Inter Simple sequence Repeat; Repetição Entre Sequências Simples). Indivíduos de nove populações de E. spectabile foram coletados, sendo distribuídos de norte a sul do Nordeste brasileiro, com populações nos estados da Paraíba, Pernambuco, Bahia e Sergipe. Nesse estudo 99 loci polimórficos foram gerados. A amostragem apresentou heterozigosidade total de 0,3417, semelhante à reportada para outras espécies de Encholirium como E. subsecundum Mez. Dois grupos genéticos foram encontrados a partir de uma análise Bayesiana de agrupamentos (k=2) distribuídos regionalmente, resultado também evidenciado pelo agrupamento gerado pelo método de Neighbor-joining. A análise da estrutura genética mostrou que existem diferenças significativas entre as populações (Fst = 0,3781), porém pouca correlação entre distância genética e distância geográfica foi observada (r = 0,3578, p >= 0,033), não sendo assim considerada. O compartilhamento de diversidade verificado pelo teste de AMOVA mostrou que a maior parte da diversidade está presente dentro das populações, o que é esperado para vegetais com reprodução clonal. A irradiação da espécie deve ter ocorrido do sul para norte, com dispersão em um modelo de ilhas. Este estudo concluiu que apesar da grande variação morfológica existente nesse complexo específico, E. spectabile compreende uma única espécie, onde cada morfotipo deve ser considerado como uma unidade para conservação in situ.

FACEPE Os genes de resistência (R; Resistance) respondem pela primeira interação entre planta e patógeno, sendo responsáveis pela ativação ou não dos mecanismos de resistência em plantas, como o desencadear da resistência sistêmica adquirida (SAR; Systemic Acquired Resistance) e a ativação dos genes relacionados à patogenicidade (PR; Pathogenesis Related). Este trabalho analisou genes R e PR no transcriptoma da cana-de-açúcar, da soja e do feijão-caupi, geradas através de bibliotecas produzidas a partir de diferentes tecidos em várias fases de desenvolvimento. Após análise in silico foi possível a identificação de todas as classes de genes R em cana, soja e feijão-caupi, com destaque para a classe Sítio de Ligação de Nucleotídeo - Repetições Ricas em Leucina (NBS-LRR; Nucleotide Binding Site - Leucine Rich Repeats) nos três organismos. Quanto aos genes PR, a família mais representativa foi a PR-2 em soja e PR-9 em caupi. Em relação ao padrão de expressão, foram observados os genes R e PR em diferentes níveis em todos os tecidos analisados nas três espécies estudadas. Quando analisados através de alinhamentos múltiplos tanto os genes R quanto os PR apresentaram maior similaridade entre espécies pertencentes à mesma família, geralmente agrupando mono e dicotiledôneas em clados distintos, sugerindo que tenham surgido antes da separação entre essas classes; a distribuição e variação no número de cópias em cada espécie parecem ser atribuídas aos processos de duplicação e adaptação que ocorreram durante a evolução desses organismos. Os resultados do presente estudo colaboram com o desenvolvimento de marcadores moleculares para o melhoramento, visando o entendimento da abundância, diversidade e evolução destes genes, com ênfase das espécies estudadas, bem como para identificação dos genes R e PR em outras culturas de interesse econômico.

FACEPE As mudanças climáticas globais sinalizam para um rearranjo importante na distribuição geográfica e abundância das espécies, diminuição da biodiversidade e extensão das terras afetadas pela seca e salinidade, dentre outros. Juntos os estresses abióticos são responsáveis por desencadear uma série de respostas nas plantas, que podem ser percebidas através das modificações morfológicas, fisiológicas, metabólicas e/ou moleculares, a fim de tolerar estes estresses. As respostas moleculares envolvidas nestes processos podem ser divididas em dois grupos principais: (I) aquelas que envolvem a ativação ou repressão de genes que atuam diretamente nas respostas, como as aquaporinas e os transportadores iônicos, dentre outros; e (II) aquelas que participam das etapas intermediárias destas respostas, como as proteínas quinases e os fatores de transcrição. Neste contexto, a pesquisa aqui apresentada teve como objetivo principal identificar e caracterizar os genes envolvidos na tolerância ao déficit hídrico e ao excesso de sais solúveis no solo em plantas superiores, partindo das informações disponíveis para a planta modelo Arabidopsis thaliana L.. A partir de bancos de dados privados e públicos e com o auxílio de ferramentas e programas in silico foi possível observar que a maioria dos genes superexpressos em arabidopsis sob condições de estresse salino e hídrico foram identificados nos genomas das plantas superiores estudadas. As diferenças observadas com relação à abundância dos genes, diversidade de isoformas ou nas estruturas gênicas e proteicas parecem ser atribuídas às mutações, incluindo indels, que ocorreram durante o processo de evolução e especiação das plantas. Tais modificações nos genomas das plantas são provavelmente resultantes dos processos de adaptação e seleção natural sofridos por estes organismos. Ainda, considerando a importância dos fatores de transcrição na modulação das respostas aos estresses abióticos foi elaborado um pipeline que integra vários programas e ferramentas de caracterização destes fatores; a criação deste workflow surgiu da necessidade de uma ferramenta única que fosse capaz de avaliar diferentes atributos dos fatores de transcrição, de forma que sua caracterização fosse a mais completa possível. Finalmente, os resultados apresentados serão de grande importância para entender melhor os mecanismos de respostas das plantas superiores aos estresses abióticos. Os dados obtidos neste projeto poderão ser úteis no delineamento de experimentos in vitro e in vivo visando o melhoramento genético de plantas de interesse econômico.

MCT/RENORBIO (Rede Nordeste de Biotecnologia); FINEP (Financiadora de Estudos e Projetos); BNB (Banco Nordeste do Brasil); FACEPE (Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Pernambuco). O feijão-caupi é uma das principais leguminosas cultivadas em todo o mundo. Além da importância econômica e social, essa espécie possui atributos biológicos que a tornam um interessante organismo para a pesquisa em biotecnologia. O uso de marcadores moleculares tem contribuído para os estudos de diversidade dos acessos depositados em bancos de germoplasma e das cultivares mais utilizadas pelos produtores, bem como no desenvolvimento de mapas de ligação. O presente trabalho teve como objetivo saturar o mapa genético, previamente estabelecido, com a população de interesse para o melhoramento da cultura de feijão-caupi no Brasil (BR 14-Mulato x IT85F2687). O mapa de ligação foi construído com base em marcadores SSR (Simple Sequence Repeats), ISSR (Inter Simple Sequence Repeat), AFLP (Amplified Fragment Length Polymorphism) e DAF (DNA Amplification Fingerprinting). O mapa de ligação foi construído através do programa MapMaker 2.0. Adotando o valor do limite de detecção (LOD) de 3,0 e uma frequência máxima de recombinação de 0,35, foram mapeadas 216 marcas em onze grupos de ligação cobrindo uma distância de recombinação total de 2064,6 cM. Os grupos de ligação variaram de 68,8 cM (Grupo 11) a 323,3 cM (Grupo 1). A distância entre marcadores adjacentes variou entre 0 e 39,5 cM, com média de 9,7 cM. Os resultados encontrados indicam as bases para o desenvolvimento de mapas específicos saturados para identificação de locos de herança quantitativa de utilidade em programas de melhoramento do feijão-caupi, bem como para estudos comparativos de mapeamento a partir da integração entre espécies do gênero Vigna. Esses marcadores representam uma ferramenta útil para isolamento de genes de resistência a estresses bióticos e abióticos desta espécie via clonagem baseada em mapeamento genético.

A família Asteraceae contém a maior biodiversidade entre as angiospermas, sendo relativamente bem estudada citogeneticamente quanto ao número cromossômico; no entanto, pouco se conhece a respeito das características específicas da cromatina da maioria de seus representantes. Neste contexto, o número diploide, o tamanho cromossômico, o padrão de bandeamento CMA/DAPI e a distribuição de genes ribossomais por FISH foram utilizados em uma análise comparativa de 23 acessos pertencentes a 13 espécies, 11 gêneros, nove tribos e três subfamílias, no intuito de analisar suas relações evolutivas. As alterações cromossômicas encontradas evidenciaram alguns rearranjos cariotípicos. Os sítios de DNAr 45S e 5S variaram em número e localização. Oito padrões de bandeamento CMA/DAPI foram descritos para a heterocromatina: 1) CMA++/DAPI-, colocalizada com sítio de DNAr 45S; 2) CMA+/DAPI-, colocalizada com sítio de DNAr 5S; 3) bandas CMA+/DAPI- terminais; 4) bandas CMA-/DAPI+ terminais; 5) bandas CMA-/DAPI++ terminais; 6) bandas CMA-/DAPI+ pericentroméricas; 7) bandas CMA-/DAPI++ pericentroméricas, e 8) bandas dependentes do padrão de condensação. O gênero Cichorium destacou-se por apresentar variação interespecífica relacionada à diferença no número de sítios de DNAr entre C. endivia e C. intybus. Além disso, um dos acessos de C. intybus mostrou uma variação intraespecífica, com dois pares portadores de DNAr envolvidos em uma provável translocação recíproca. A ampla variabilidade de dados citogenéticos foi informativa, auxiliando no entendimento da evolução, compreendendo caracteres promissores para a classificação sistemática desta família

Faculdade de Amparo à Ciência e Tecnologia do Estado de Pernambuco A compreensão dos vários mecanismos de defesa vegetal tornou-se uma área central nas pesquisas mundiais. Em plantas, uma primeira linha de defesa contra invasores inclui uma variedade de peptídeos antimicrobianos, tais como defensinas - uma classe de pequenos peptídeos básicos, ricos em cisteínas, distribuídos por todos os reinos. A crescente disponibilidade de genomas completos recentemente sequenciados, grandes quantidades de sequências expressas (ESTs Expressed Sequence Tags) e o desenvolvimento de tecnologias computacionais ofereceram vários recursos e algoritmos que possibilitaram a aplicação de abordagens baseadas em bioinformática para identificar potenciais peptídeos antimicrobianos. Assim, o presente trabalho visou ao desenvolvimento de uma rotina computacional para identificar e caracterizar prováveis defensinas nos genomas vegetais atualmente sequenciados. Tal rotina foi desenvolvida com base em programas de computadores gratuitos disponíveis pela internet, envolvendo a integração de dados provindos de sequências, reconhecimento de padrões e motivos conservados em proteínas, perfil diferencial de expressão, análise evolutiva e modelagem comparativa. Um exemplo da aplicabilidade dessa rotina foi demonstrado usando o genoma expresso da cana-de-açúcar, evidenciando a presença de 17 sequências de prováveis defensinas, evolutivamente relacionadas com peptídeos com atividade antifúngica descritos em outras espécies. Em cana-de-açúcar parecem existir seis grupos de defensinas envolvidas na defesa do organismo, cujos membros, apesar de bastante similares, apresentam um padrão de expressão tecidual específico. A resolução da estrutura tridimensional através de modelagem comparativa mostrou peptídeos globulares anfifilícos altamente compactos, estabilizados por quatro pontes de cisteínas. A rotina estabelecida se mostrou eficaz e potencialmente aplicável tanto às defensinas como a qualquer classe de peptídeos antimicrobianos. O presente trabalho incluiu também revisões sobre o estado de arte atual das pesquisas com defensinas vegetais, sua identificação e os principais bancos de dados que as compõem, revelando que a eficiência da estratégia utilizada em cana-de-açúcar, especialmente se integrada a dados oriundos de diversas fontes. Informações preliminares como as presentemente apresentadas são fundamentais para a escolha de moléculas com potencial antimicrobiano para o desenvolvimento de produtos farmacológicos

Submitted by (ana.araujo@ufrpe.br) on 2017-02-22T14:59:44Z No. of bitstreams: 1 Winston Jose Pessoa Felix.pdf: 3066003 bytes, checksum: e332581b7efc29ec2ebf2e0c4af9c437 (MD5) Made available in DSpace on 2017-02-22T14:59:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Winston Jose Pessoa Felix.pdf: 3066003 bytes, checksum: e332581b7efc29ec2ebf2e0c4af9c437 (MD5) Previous issue date: 2009-06-29 The cytogenetic characteristics and CMA / DAPI band patterns in seven species of Zephyranthes and a Habranthus were studied in this paper to evaluate the karyotypic differences between these species. All individuals presented reticulated or semi-reticulated interphased nuclei and karyotype formed by a set of metacentric chromosomes, in addition to submetacentric and acrocentric chromosomes. Zephyranthes robusta, with 2n = 12 and karyotypic formula 4M +2 SM presented more symmetrical karyotype. Z. sylvatica showed chromosome complement composed of 2n = 12 being 1M+5SM, 2n = 13 being 1M+5SM + (B) SM and 2n = 18 formed by cracks, one with metacentric and five with only submetacentric (1M+5SM). For the cultivated species Zephyranthes rosea Lindl. presented karyotype with 2n = 24 and karyotypic formula 4M+7SM +1A. Zephyranthes grandiflora Lindl. presented the same chromosome count of the previous species, being observed 2M +5 SM +5 A. Zephyranthes aff. rosea Lindl. presented 2n = 25, being 3M + (1M "crack") +7 SM +1 A. Furthermore, it was observed the presence of trisomy in fourth metacentric pair. Zephyranthes brachyandra Herb. presented karyotype with 2n = 24 +1 B and formula 4M +3 SM +5 A +1 B. In Zephyranthes candida Herb. 2n = 38 was observed with 9M +5 SM +5 A. For H. itaobinus Ravenna, a numeric variation in the counts was observed, where in most populations the additional chromosomes were formed by 2n = 45 or 5M +12 SM +5 A + (B) M and in a single population the species showed presented karyotype with 2n = 44, 6M +12 SM +5 A +3 (B)M. Interstitial and subterminal DAPI bands were observed only in Z. robusta and Z. brachyandra. The remaining species showed no AT-rich heterochromatin. In species with 2n = 12 was found a CMA+ block in a chromosome pair of Z. robust and Zephyranthes sp., while in Z. sylvatica was observed a small additional terminal block. Z. rosea and Z. grandiflora had four CMA+ bands, while there were eight interstitial pinpoint bands, apart from the heterochromatic RON and a bigger block in the terminal of the short arm of B chromosome in Z. brachyandra. In Z. candida, there were 14 subterminal CMA bands and in H. itaobinus, seven bands with strong differentiated amplification in the heterochromatic RON. Taxonomic implications and the karyotypic evolution are discussed for the species studied. No presente trabalho foram estudados a caracterização citogenética e os padrões de banda CMA/DAPI em sete espécies de Zephyranthes e uma de Habranthus com o objetivo de avaliar as diferenças cariotípicas entre essas espécies. Todos os indivíduos apresentaram núcleo interfásico reticulado ou semi-reticulado e cariótipo formado por um conjunto de cromossomos metacêntricos, além de cromossomos submetacêntricos e acrocêntricos. Zephyranthes robusta, com 2n=12 e fórmula cariotípica 4M+2SM, apresentou cariótipo mais simétrico. Z. sylvatica apresentou complemento cromossômico formado por 2n=12 sendo 1M+5SM, 2n=13 sendo 1M+5SM+(B)SM e 2n=18 formadas por trincas, uma com metacêntricos e cinco apenas com submetacêntricos (1M+5SM). Para as espécies cultivadas, Zephyranthes rosea Lindl. Apresentou cariótipo com 2n=24 e fórmula cariotípica 4M+7SM+1A. Zephyranthes grandiflora Lindl. apresentou a mesma contagem cromossômica da espécie anterior, sendo que foram observados 2M+5SM+5A. Zephyranthes aff. rosea Lindl., apresentou 2n=25, sendo 3M+(1M“trinca”) +7SM+1A. Além disso, pôde-se observar a presença de trissomia no par quatro metacêntrico. Zephyranthes brachyandra Herb. apresentou cariótipo com 2n=24+1B e fórmula 4M+3SM+5A+1B. Para Zephyranthes candida Herb. observou-se 2n=38, sendo 9M+5SM+5A. Em H. itaobinus Ravena observou-se variação numérica nas contagens onde na maioria das populações os complementos cromossômicos foram formados por 2n=45 ou 5M+12SM+5A+(B)M e em uma única população a espécie apresentou cariótipo com 2n=44, 6M+12SM+5A+3(B)M. Foram observadas bandas DAPI subterminais e intersticiais apenas em Z. robusta e em Z. brachyandra. As demais espécies não apresentaram heterocromatina rica em AT. Nas espécies com 2n=12 foi observado um bloco CMA+ em um par cromossômico de Z. robusta e Zephyranthes sp., enquanto em Z. sylvatica foi observado um pequeno bloco terminal adicional. Z. rosea e Z. grandiflora, tiveram quatro bandas CMA+, enquanto em Z. brachyandra, ocorreram oito bandas intersticiais puntiformes, além da RON heterocromática e de um bloco maior no terminal do braço curto do cromossomo B. Em Z. candida, observouse 14 bandas CMA subterminais e em H. itaobinus, sete bandas, com forte amplificação diferenciada na RON heterocromática. São discutidas as implicações taxonômicas e a evolução cariotípica para as espécies estudadas.

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico A Floresta Atlântica tem sofrido contínuas retrações resultando em urgente demanda por novas estratégias para sua preservação e para o entendimento das conseqüências da fragmentação, especialmente visando à sua conservação. Considerando este cenário, as famílias Cyperaceae e Melastomataceae representam importante papel, devido à sua função como pioneiras e regeneradoras florestais. O presente trabalho objetivou estudar a diversidade genética e o fluxo gênico entre populações das espécies pioneiras Cyperus ligularis e C. odoratus (Cyperaceae) ocorrentes em um fragmento urbano de Floresta Atlântica da Reserva de Dois Irmãos Recife (PE) e em seus arredores, bem como de Miconia prasina (Melastomataceae) ocorrente em três fragmentos periurbanos de Floresta Atlântica na Usina São José (USJ) em Igarassu (PE), mediante marcadores moleculares DAF (DNA Amplification Fingerprinting) e ISSR (Inter Simple Sequence Repeats). O fenograma gerado através do DAF para as populações de C. ligularis e C. odoratus demonstrou total separação genética entre estas espécies, sustentado por 165 marcas polimórficas interespecíficas. Adicionalmente, as populações apresentaram alta diversidade genética entre si de acordo com o índice Gst de Nei (Gst- 0,3632), correlacionada a uma baixa taxa de fluxo gênico a partir do índice de número de migrantes observado Nm- 0,8766. Os indivíduos da espécie C. odoratus foram coletados apenas nas proximidades de dois açudes da Reserva de Dois Irmãos constituída por um fragmento de Floresta Atlântica, apresentando maior diversificação genética entre eles do que os de C. ligularis, ocorrentes também na Reserva de Dois Irmãos bem como em populações adjacentes sob forte influência antrópica, havendo distância de até 3 km entre os plots amostrados. Estes resultados sugerem a existência de maior variação intraespecífica e intrapopulacional para C. odoratus. Em contrapartida a menor variabilidade observada em C. ligularis sugere a influência de um possível efeito fundador na capacidade em ocupar áreas urbanas mais secas ou úmidas e poluídas, limitada a uma combinação específica de fatores genéticos, a despeito da diversidade de locais e áreas amostradas, desta forma agruparam-se aleatoriamente sugerindo a formação de uma metapopulação. Foram obtidos para as populações de M. prasina 237 loci polimórficos a partir do DAF e ISSR onde a estimativa global de diversidade genética (Dg%) foi de 91 e 85,5% para DAF e ISSR, respectivamente, tendo o fragmento de Floresta Atlântica Macacos (Mac) como a maior contribuinte e os fragmentos Açude do Prata (Apr) e Pezinho (Pez) como os menores, sugerindo que Mac se apresenta com maior potencial de adaptabilidade. Os dados de Dg% intrapopulacional apontam Mac com o maior índice, provavelmente devido à polinização e dispersão neste, e Apr e Pez, com os menores sugerindo maior atenção no sentido de conservação destes. A partir dos agrupamentos foram observados indícios de estruturação genética da população Apr em relação às demais, fato também indicado por as análises populacionais (Gst e Nm). A partir dos Gst e Nm globais por DAF e DAF/ISSR foi observada uma divergência genética entre os fragmentos de Floresta Atlântica analisados, sugerindo-se que tal fenômeno seria conseqüência das expansões e retrações da Floresta Atlântica ocorridas durante o Quaternário, bem como da pressão antrópica. A associação destes dados com observações de campo e de biologia reprodutiva devem auxiliar no entendimento da dinâmica das populações analisadas e do papel destas plantas nos processos sucessionais

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior Estresses abióticos, como seca e salinidade, limitam severamente o crescimento, desenvolvimento e produtividade das plantas. Uma das estratégias que muitos vegetais utilizam, a fim de minimizar os danos causados por esses estresses aos processos metabólicos e fisiológicos, é a síntese de osmólitos compatíveis. Essas substâncias são trocadas pelo excesso de sais inorgânicos na célula, permitindo o ajustamento tanto da concentração interna de sais quanto do volume celular. Este trabalho objetivou identificar in silico candidatos aos genes que codificam osmoprotetores (trealose, glicina-betaína, mio-inositol, prolina e cisteína) nos transcriptomas de Eucalyptus spp., Saccharum spp. e Vigna spp. As análises revelaram a presença destes genes em todos os transcriptomas estudados; ao todo foram observados 51 ortólogos em eucalipto, 56 em cana e 73 em feijão-caupi. De um modo geral, com relação ao padrão de expressão foi percebido o envolvimento destes genes tanto no estresse biótico, quanto no abiótico, sendo mais abundantes os transcritos identificados nas bibliotecas de caule de mudas submetidas a déficit hídrico e plântulas cultivadas no escuro, no caso do eucalipto e em tecidos de calos (CL) submetidos a um ciclo de luz/escuro e estresse de temperatura no caso da cana-deaçúcar. Adicionalmente, no caupi, a partir da contagem direta dos transcritos, foi identificado que a maioria dos transcritos integrava a biblioteca em raiz de plantas sensíveis à salinidade após 2 horas de exposição ao estresse. Nos alinhamentos múltiplos gerados para a comparação das sequências de cada um desses genes entre diferentes organismos (desde bactérias até animais), percebe-se que a síntese de osmólitos compatíveis é uma característica que foi bastante conservada no curso da evolução. Nos dendrogramas gerados a partir dos dados supracitados, correspondendo ao esperado, observou-se a separação das espécies de acordo com a sua classe. Além disso, no que tange os vegetais, mono e dicotiledôneas foram agrupadas em clados distintos. Considerando que os organismos estudados apresentam grandes diferenças no metabolismo, fisiologia, hábito e ciclo de vida, os resultados sugerem que as mutações acumuladas, principalmente nas diferentes classes, são resultado da adaptação às pressões seletivas ambientais e estão, assim, relacionadas com a funcionalidade destes genes nos diferentes organismos. Assim, os resultados apontam para a conservação das principais vias de síntese de osmólitos compatíveis tanto em eucalipto, quanto em cana e feijão-caupi. Ademais, este estudo pode servir como modelo para a identificação de genes osmoprotetores em espécies relacionadas e apresenta grande potencial de aplicação ao melhoramento genético, com o desenvolvimento de culturas economicamente importantes mais adaptadas aos solos salinos e secos

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior O gênero Philodendron (Araceae) apresenta destacada importância não apenas devido a seu contingente populacional, mas também pela ampla utilização ornamental, devido à beleza e diversidade de formas e cores de suas folhagens. Conta com aproximadamente 600 espécies já registradas, distribuindo-se endemicamente nas Américas e apresentando grande diversidade na região Amazônica na Mata Atlântica, onde os exemplares do presente estudo foram coletados. Marcadores DAF (DNA Amplification Fingerprinting) são úteis na geração de polimorfismos especialmente em nível intra e interespecífico, sendo informativos em análises de diversidade genética. No presente trabalhos 37 primers foram avaliados em uma amostragem inicial incluindo seis espécies de Philodendron (dois acessos de P. megalophyllum, e um acesso de cada espécie: P. imbe, P. ornatum, P. pedatum e P. sphalerum), bem como em dois táxons testados como grupo externo: Dieffenbachia elegans e Monstera dubia. A partir desta seleção, 12 iniciadores decâmeros foram selecionados como mais informativos. Em uma avaliação mais abrangente usando-se os primers selecionados, foram avaliados membros de 26 acessos de 18 espécies de Philodendron, comparados a representantes de Dieffenbachia (2 spp.) Monstera (3 spp.) e Scaphispatha (1 spp.). Todas as espécies de Philodendron estudadas pertencem ao subgênero Philodendron, com exceção de P. goeldi e P. solimoesense do sbg. Meconostigma. No total 1108 bandas polimórficas foram incluídas na matriz de dados para a geração do dendrograma usando o método de Neighbour-Joining (bootstrap de 1000 replicações, programa MEGA 4). O dendrograma foi associado a números cromossômicos das espécies analisadas, permitindo uma avaliação comparativa de tendências cariotípicas à luz dos grupamentos gerados pelos marcadores DAF. Espécies com 2n=32 agruparam-se no dendrograma, enquanto espécies com 2n=30 e 34 uniram-se em um clado separado. Considerações adicionais sobre as relações reveladas no presente trabalho com relação ao sbg. Philodendron são também discutidas

Os genes de resistência (R) respondem pela primeira interação entre planta e patógeno, sendo responsáveis pela ativação ou não de mecanismos de resistência em plantas. Este trabalho analisou genes R em sequências expressas de eucalipto, cana-de-açúcar e feijão-caupi, geradas através de bibliotecas produzidas a partir de diferentes tecidos em várias fases de desenvolvimento. Depois da análise in silico foi possível a identificação de todas as classes de genes de resistência em eucalipto, com destaque para a classe NBS-LRR (Nucleotide Binding Site; Sítio de Ligação de Nucleotídeo - Leucine Rich Repeats; Repetições Ricas em Leucina) (50% das 208 sequências candidatas que apresentaram domínios completos) e em cana-de-açúcar, com destaque para a classe KINASE (46% das 196 sequências candidatas que apresentaram domínios completos). No feijão-caupi o número de seqüências disponíveis foi escasso, observando-se maior abundância da classe NBS-LRR (80% das 38 sequências candidatas), entretanto estiveram ausentes as classes KINASE e LRR-KINASE. Observaram-se genes R em cana e eucalipto em todos os tecidos analisados, em diferentes níveis de expressão sob condições não induzidas. Quando analisados através de alinhamentos múltiplos os genes R apresentaram maior semelhança entre espécies pertencentes à mesma família, geralmente agrupando mono e dicotiledôneas em clados distintos, sugerindo que tenham surgido antes da separação entre essas classes. Os resultados do presente estudo têm potencial para colaborar com o desenvolvimento de marcadores moleculares para o melhoramento, para o entendimento da abundância e diversidade e evolução destes genes, com ênfase das espécies estudadas, bem como para identificação dos genes R em outras culturas de interesse econômico