Programa de Pós Graduação em Genética e Melhoramento de Plantas

Transcrição

1 Programa de Pós Graduação em Genética e Melhoramento de Plantas LGN SEMINÁRIOS EM GENÉTICA E MELHORAMENTO DE PLANTAS Aluna: Alessandra Carolina Palhares Orientadora: Profª. Drª. Maria Lucia Carneiro Vieira Departamento de Genética Avenida Pádua Dias, 11 - Caixa Postal 83, CEP: Piracicaba - São Paulo - Brasil Telefone: (0xx19) / 4125 / Fax: (0xx19)

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4 Plantada em mais de 90 países Cultivada em 20 milhões de hectares Açúcar Álcool FAO (2008)

5 Tons/ha Milhões ha Milhões tons A: Área plantada B: Produção total C: Colheita Safra 2008/09: 32 milhões de toneladas de açúcar 27 bilhões de litros de álcool Jornal da cana (2009); In Vitro Cellular & Developmental Biology - Plant, 45: (2009)

6 Área plantada (%) In Vitro Cellular & Developmental Biology - Plant, 45: (2009)

7 Os programas de melhoramento de cana-deaçúcar requerem de 9 a 12 anos para a liberação de novas variedades O genoma da cana é extremamente complexo

8 Foto: General Accounting Office (1997) Cana-de-açúcar, 2008

9 Taxonomia da cana-de-açúcar segundo CRONQUIST (1981) Magnoliophyta Liliopsida Cyperales Poaceae Andropogoneae Saccharininae Saccharum Cana-de-açúcar, 2008

10 Saccharum spontaneum Saccharum robustum Saccharum barberi Saccharum officinarum Saccharum edule Saccharum sinense Fotos: CTC (2009)

11 Saccharum officinarum Porte maior Altos níveis de sacarose Boa pureza de caldo Baixo conteúdo de fibras Colmos grandes e espessos Susceptibilidade a doenças Foto: CanaVialis (2005) Cana-de-açúcar, 2008

12 Saccharum spontaneum Vigor vegetativo Bom perfilhamento Capacidade de rebrota Resistência a doenças Porte menor Colmos curtos e finos Baixos níveis de sacarose Elevado conteúdo de fibras Foto: CanaVialis (2005) Cana-de-açúcar, 2008

13 Saccharum officinarum Saccharum spontaneum Saccharum sinense Saccharum barberi Saccharum robustum Variedades modernas Theoretical Applied Genetics, 98: (1999)

14 RB72454 CTC6 RB SP RB SP Saccharum spp. Fotos: Cosan (2009)

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16 ! Poliplóide e aneuplóide Variado número de cromossomos Genoma grande

17 "! Saccharum robustum 2n = Saccharum spontaneum 2n = Saccharum edule 2n = 60, 70, 80 Saccharum barberi 2n = Saccharum officinarum 2n = 80 Saccharum sinense 2n = Fotos: CTC (2009)

18 Saccharum officinarum 2n = 80 8 sítios de hibridização para 45S rdna e para 5S rdna x = 10 45S rdna 5S rdna Genome, 41: (1998)

19 Saccharum spontaneum 2n = 64, 2n = 80, 2n = 96 e 2n = sítios de hibridização para 45S rdna e para 5S rdna no citotipo com 2n = 80 45S rdna 5S rdna x = 8 Saccharum robustum 45S rdna 5S rdna 45S rdna 5S rdna 2n = 80, 2n = 60 8 sítios de hibridização no citotipo com 2n = 80 6 sítios de hibridização no citotipo com 2n = 60 x = 10 Genome, 41: (1998)

20 AP (n = 32) SES 208 (2n = 64) Estrutura do complemento cromossômico de S. spontaneum Células de raiz em pro-metáfase 45S rdna 5 µm 5S rdna 5 µm Visualização de 45S rdna e 5S rdna por hibridização in situ Plant Molecular Biology, 39: (1999)

21 Análises de imagens com base nos padrões de condensação dos cromossomos Plant Molecular Biology, 39: (1999)

22 5 µm O clone AP (n = 32) apresenta número básico x = 8 Autopoliplóide SES 208 2n = 8x = 64 (octaplóide) Plant Molecular Biology, 39: (1999)

23 #$ S. officinarum (2n = 80) 7440 Mpb 1: genoma de uma célula somática 2: genoma de um gameta 3: complemento haplóide Current Opinion in Plant Biology, 5: (2001)

24 2n = Poliplóides Aneuplóides Origem multiespecífica Esquema: Jordão Jr., H. (2009)

25 Cultivar R570 2n = 115 Saccharum officinarum Saccharum spontaneum 10 µm Cytogenetic Genome Research, 109: (2005)

26 Cultivar R570: 80% S. officinarum 10% S. spontaneum 10% recombinantes Cytogenetic Genome Research, 109: (2005)

27 % Alto nível de ploidia A aneuploidia é comum Os locos possuem pelo menos 8 alelos S. officinarum S. spontaneum Current Opinion in Plant Biology, 5: (2001)

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29 Em poliplóides: Um grande número de genótipos é esperado em uma população segregante Existem vários genótipos possíveis para uma marca de DNA Theoretical Applied Genetics, 83: (1992)

30 & ' ' Organismos diplóides Organismos octaplóides Multiplex Triplex Duplex Simplex Nuliplex Adaptado de Biotecnologia, Ciência & Desenvolvimento, 36: (2006)

31 (! Adaptado de Biotecnologia, Ciência & Desenvolvimento, 36: (2006)

32 & ' ' Marcadores em dose única (MDU) Theoretical Applied Genetics, 83: (1992)

33 2n = marcas de RFLP 208 marcas de RAPD 64 grupos de ligação 8 grupos homólogos Molecular Breeding, 1: (1995)

34 77 indivíduos provenientes da autofecundação da cultivar R sondas: 408 marcas de RFLP 96 grupos de ligação Genetics, 142: (1996)

35 85 grupos de ligação foram associados em 10 grupos homólogos Grupo de homologia 1: Genetics, 142: (1996)

36 Investigação da origem das marcas obtidas: Pela comparação das marcas de RFLP com genótipos representativos das espécies ancestrais de R570 S. officinarum = ausente em todos os genótipos de S. spontaneum S. spontaneum = ausente em todos os genótipos de S. officinarum 62 sondas Foi possível investigar a origem de 146 marcas S. officinarum = 80 marcas S. spontaneum = 66 marcas Genetics, 142: (1996)

37 Cultivar R570: 80% S. officinarum 10% S. spontaneum 10% recombinantes Cytogenetic Genome Research, 109: (2005) A resolução do mapa foi superior na porção do genoma derivada de Saccharum spontaneum Genetics, 142: (1996)

38 )*+, Hoarau et al., 2001: AFLP Rossi et al., 2003: SSR e RGA - Muitos grupos de ligação permanecem dissociados dos grupos homólogos - Dificuldade de acessar grandes porções de cromossomos, particularmente aquelas herdadas de Saccharum officinarum

39 S. officinarum S. spontaneum Current Opinion in Plant Biology, 5: (2001)

40 SP x SP Mapa genético integrado Máxima verossimilhança Permite estimar simultaneamente a fração de recombinação e as fases de ligação entre os locos OneMap Theoretical Applied Genetics, 112 (2): (2006)

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42 -. -(# Brasil USA África do Sul Austrália 90% das ESTs

43 37 bibliotecas de cdna: Diversos tecidos: Ápices meristemáticos Inflorescência Ponta de raiz Internós Folhas Condições de estresse: Temperatura Inoculação de patógenos Genome Research, 13: (2003)

44 (/-(# sequências expressas sequências de alta qualidade SAS (transcritos diferentes): sequências únicas e 5259 contigs O SUCEST identificou genes expressos de cana Genome Research, 13: (2003)

45 & -(# Genome Research, 13: (2003)

46 SUCEST 88 clusters homólogos 55 RGAs foram usados como sondas de RFLP Cultivar R570 Molecular Genetics and Genomic, 269: (2003)

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48 Dos 55 RGAs: 52 foram polimórficos Resultaram em 272 marcadores 177 segregaram para dose única 148 foram alocados no mapa de AFLP (Hoarau et al. 2001) Molecular Genetics and Genomic, 269: (2003)

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50 Os dados gerados sobre a distribuição dos RGAs no genoma da cana-de-açúcar fornecem importantes informações para o mapeamento de genes de resistência Molecular Genetics and Genomic, 269: (2003)

51 A partir de 2005 sequências consenso derivadas do SUCEST desenvolveram-se 342 primers SSR 224 sequências EST-SSR foram comparadas com a base de dados do GenBank 82,1% - proteínas anotadas 10,3% - proteínas hipotéticas 7,6% - sem correspondência Genome 52: (2009)

52 Categorias de processos biológicos: 94 clusters Genome 52: (2009)

53 Categorias de funções moleculares: 134 clusters Genome 52: (2009)

54 Os ESTs disponíveis no SUCEST constituíram uma importante fonte para a descoberta de SSRs localizados em regiões funcionais do genoma Podem ser usados na seleção assistida por marcadores se associados com um gene de interesse Contribuem para o entendimento da estrutura e funcionamento do genoma da cana Genome 52: (2009)

55 .! Austrália, Brasil, USA e França ICSGS (International Consortium for the Sugarcane Genome Sequencing) Desafios: Tamanho do genoma (10 Mpb) Complexidade Questões: Quais estratégias usar? Qual cultivar/variedade utilizar? Q165 SP R570

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57 A integração de estudos citogenéticos, genéticos e genômicos tem possibilitado o entendimento da constituição genética da cana-de-açúcar

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