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Resumo

A Amazônia representa um dos Biomas mais diversos no Planeta. Apesar disso, pouco ainda se sabe sobre os processos ecológicos e evolutivos que levaram às altas taxas de diversificação, manutenção e distribuição das espécies nesta região. Neste estudo, iremos amostrar quatro espécies de plantas com diferentes modos de dispersão (i.e., Amphirrhox longifolia, Buchenavia oxypetala, Passiflora spinosa e Psychotria sp.), com o objetivo de testar a Hipótese de Rios de Wallace.Embora existam muitos estudos sobre o impacto dos rios como barreiras genéticas para espécies animais, há poucos estudos que examinam cuidadosamente o impacto dos rios da Bacia Amazônica na divergência genética de espécies vegetais. Para testar a Hipótese de Wallace, 14 populações de cada espécie coletadas nas margens dos Rios Negro ou Branco serão analisadas. Utilizando o sequenciamento de nova geração, será empregada a técnica de sequenciamento massivo de sequências associadas a sítios de restrição (ddRAD-seq, double digest Restriction site Associated DNA sequencing) para identificar marcadores SNPs (Single Nucleotide Polimorphism) no genoma de 467 indivíduos amostrados. Essa metodologia é recente dentro da genética de populações, permitindo analisar um grande número de marcadores genéticos (genômica de populações). Os resultados obtidos neste estudo irão permitir determinar o padrão de diferenciação genética dentro e entre as margens dos rios, bem como verificar se estes padrões são decorrentes do isolamento geográfico. Este projeto é uma colaboração entre o Laboratório de Sistemática Vegetal (Departamento de Botânica) da Universidade de São Paulo (USP) e o Laboratório do Dr. Christopher Dick (Departamento de Ecologia e Biologia Evolutiva) da Universidade de Michigan (UM). Enquanto o Laboratório da Dra. Lohmann (USP) irá cobrir todos os gastos do projeto, o laboratório do Dr. Dick (UM) irá permitir a utilização de equipamentos para a geração e análise dos dados. A análise dos dados será realizada em ambas instituições, e o artigo será escrito conjuntamente entre os membros do projeto. (AU)

Resumo

Um dos mais sérios problemas globais é a diminuição das populações de polinizadores, de modo que diversos esforços estão sendo feitos para monitorar a biodiversidade das abelhas, sua conservação e uso sustentável. Entre os polinizadores, abelhas são os principais responsáveis pelo serviço de polinização de cultivos e manutenção de ecossistemas nativos. No entanto, diversos fatores têm colaborado com a diminuição de sua diversidade, entre eles a perda de habitat, provocada, entre outros fatores, pela intensificação da agricultura. Dado o atual status do impedimento taxonômico, uma área chave é o desenvolvimento e aplicação de ferramentas que nos permitam acessar a variabilidade intra e inter-específicas de maneiras alternativas à taxonomia tradicional. A biologia molecular possibilitou o desenvolvimento de métodos nessa área, entre eles, a análise de Polimorfismo de nucleotídeo simples (SNPs), aliado ao sequenciamento massivo de sequências associadas a sítios de restrições (RAD), que permite uma maior caracterização da estrutura populacional, além de estimativas sobre os processos evolutivos, dados essenciais para a definição de estratégias de conservação e para a avaliação do fluxo gênico entre as populações silvestres. Assim, este projeto visa à aplicação da técnica anteriormente citada em populações de abelhas da tribo Euglossini, coletadas em diferentes localidades do estado de São Paulo, de modo a avaliarmos a variabilidade populacional dos grupos estudados, vislumbrando o entendimento de sua história evolutiva, padrões históricos e efeitos geográficos e ecológicos que levaram à atual distribuição da variabilidade genética dos grupos estudados. (AU)

Resumo

O alto custo da restauração de florestas tropicais é, atualmente, o maior obstáculo para se alcançar a restauração em larga escala. A fim de superar essa barreira, nós desenvolvemos e implementamos plantios de restauração que incluem o Eucalipto intercalado com árvores nativas das etapas intermediárias e finais da sucessão. O objetivo é a criação de condições favoráveis para a regeneração das espécies nativas e, simultaneamente, gerar renda por meio da exploração do Eucalipto como espécie pioneira comercial, que deve ser substituída por espécies nativas após sua colheita. O objetivo desse projeto no exterior é trazer novas abordagens e análises para o projeto de pesquisa original, assim como preencher lacunas identificadas na proposta inicial. Para a melhor avaliação dos nossos experimentos, nós utilizaremos abordagens de análise na escala de árvores individuais e índices de vizinhança, permitindo entender melhor a dinâmica na escala do talhão. Nós examinaremos as interações relacionadas a luz, água e nutrientes e, por último, nós iremos parametrizar e testar um modelo de crescimento florestal que foi desenvolvido especificamente pata plantações mistas e que será utilizado para testar os efeitos de fatores bióticos e abióticos (ex: combinações de espécies e eventos de seca) sobre o crescimento e funcionamento da floresta e que poderá ser utilizada por técnicos como ferramenta prática para manejo florestal. Ao final dessa pesquisa, nós teremos coberto os principais aspectos e abordagens dos efeitos da competição sobre o crescimento das árvores utilizando dados dos nossos experimentos de restauração e teremos desenvolvido uma ferramenta de manejo para aplicação prática. (AU)

Resumo

As proteínas de seda de aranhas são sintetizadas nas glândulas produtoras de seda, onde as espidroínas são produzidas, armazenadas e processadas em uma fibra sólida a partir de uma solução líquida-cristalina. Apesar do grande interesse nas propriedades da seda de aranhas, que tornam este material adequado para aplicações biomédicas e biotecnológicas, o mecanismo de fiação e formação das fibras de seda não está completamente esclarecido; e até entao, nenhum estudo combinando as abordagens proteômica e transcriptomica foi realizado nas glândulas produtoras de seda de aranhas. Nephila clavipes é uma aranha de teia orbital interessante para-se investigar o processo de fiação e produção da seda, devido as propriedades de resistência, elasticidade e biocompatibilidade de suas fibras de seda. Sendo assim, tendo em vista que a combinação das análises proteômica e transcriptômica podem revelar um repertório extenso de novas proteínas envolvidas no processo de fiação de seda, e de modo a facilitar e permitir uma melhor compreensão de um estudo proteômico em um organismo não-modelo, o presente estudo tem como objetivo a construção de um banco de dados proteomico oriundo de uma biblioteca de RNAm de alta qualidade que possa ser utilizado para identificar padrões de expressões específicos de tecidos em glândulas de seda de aranhas. Atualmente existem técnicas poderosas e eficientes para a geração de conjuntos de dados de transcriptoma em espécies não-modelo utilizando diversas plataformas, como a Illumina HiSeq, Roche 454, Pacific Biosystems, e Applied Biosystems; e as análises de espectrometria de massas permitem que uma grande quantidade de dados proteomicos incluindo estudos de modificações pós-translacionais (PTM) e estudos de análises comparativas, possam ser comparados em diversas condições. No presente estudo, a plataforma Illumina HiSeq 2000 será utilizada para gerar a partir do transcriptoma das glândulas de seda da aranha N. clavipes, uma base de dados de proteínas. Além disso, estudos de PTMs serão realizados utilizando o software Modiro PTM Explorador 1.1, o qual não temos disponível em laboratórios brasileiros. Os dados de transcriptoma gerados poderá fornecer um recurso genômico abrangente e útil para futuras pesquisas com as glândulas de seda do grupo das aranhas orbitais, com a finalidade de melhorar a nossa compreensão sobre o mecanismo global de ação envolvidos na produção, secreção, armazenamento, transporte, proteção e mudanças de conformação das espidroínas durante o processo de fiação, e captura de presas; além disso, esses resultados podem ser relevantes para os cientistas em ciência dos materiais, biologia, bioquímica, e ciências ambientais. (AU)

Resumo

O projeto no Brasil (Fapesp #2014/24972-4) investiga a diversificação evolutiva dos anuros no gênero Cycloramphus (Cycloramphidae) em três diferentes escalas, tratando de processos distintos: variações entre as espécies, variações entre as populações e variações entre os indivíduos. É proposto realizar na Universidade de Cornell importantes avanços em dois destes aspectos, utilizando novas ferramentas analíticas e laboratoriais e, consequentemente, fortalecendo o poder de resolução das questões abordadas sobre a diversificação no grupo. Os processos microevolutivos estão relacionados a modificações ao longo do tempo que levam ao surgimento de novas entidades, geralmente por meio da interrupção do fluxo gênico entre populações. A Mata Atlântica é um bioma exuberante e uma formação Neotropical excelente para estudos de processos evolutivos. O gênero Cycloramphus compreende espécies de anuros endêmicos da Mata Atlântica brasileira que apresentam histórias de vida e hábitos reprodutivos especializados. Estes anuros possuem requisitos ambientais particulares e, portanto, são organismos excelentes para estudos evolutivos, de diversificação e de especiação. É proposto investigar: (I) a filogenia molecular de Cycloramphus, com o objetivo de entender a história evolutiva do gênero em associação com a biologia e com a ecologia das espécies; e (II) a genética de populações de duas espécies que são parcialmente simpátricas (C. boraceiensis e C. dubius), estudando fluxo de genes. Em Cornell é pretendido concluir as análises filogenéticas comparativas e, de modo simultâneo, aplicar métodos laboratoriais de sequenciamento next-generation (double-digest RADseq) e realizar análises filogeográficas para o estudo de genética de populações. Estas duas metas irão compor o primeiro e segundo capítulo do projeto de doutorado do candidato. (AU)

Resumo

Medusas da classe Scyphozoa, as água-vivas verdadeiras, destacam-se devido ao seu grande tamanho corporal e eventual abundância em zonas costeiras, onde ocupam nichos distintos e proeminentes. Estes animais estão entre os primeiros metazoários a desenvolver a natação propelida pela musculatura. Embora o seu tecido muscular simples limite a produção de força, cifomedusas desenvolveram locomoção dos baixos custos energéticos, juntamente com mecanismos de captura de presas diversos. As pulsações da umbrela, que fornecem o impulso, integram um sistema locomotor-alimentar, uma vez que durante as pulsações fluido é bombeado para as superfícies de captura de presas (tentáculos e braços orais), aumentando as taxas de encontro com presas. O objectivo deste projeto BEPE é a realização de um estágio de três meses no Laboratório de Ecologia Animal Aquática, Faculdade de Biociências Marinhas da Universidade Kitasato e ao Enoshima Aquarium, ambos no Japão. Durante este período, as sequências de vídeo de pelo menos sete famílias de cifomedusas serão produzidos, pela primeira vez, com uma câmara de alta velocidade (>500 quadros s-1). Ambas as instituições são referências mundiais em técnicas de cultivo medusas e esta visita vai permitir a aquisição de uma maior diversidade de espécies, incluindo as fases do ciclo de vida distintas e algumas espécies raras. A partir das sequências produzidas, dados do morfo-espaço de medusas (da umbrela e estruturas pós-umbrelares) e de biomecânica (cinemática de natação, performance natatória e de mecanismos de captura de presas) serão quantificados através de técnicas de geometria morfométrica e de videografia. Tais dados serão incluídos no projeto de pós-doutorado em vigência, que tem como objetivo descrever e quantificar a diversidade morfofuncional do sistema locomotor e alimentar em cifomedusas. Esperamos que os parâmetros morfológicos e biomecânicos medidos possam ser aplicados para: i- fornecer uma perspectiva funcional sobre a diversidade de plano corporais em medusas; II- demonstrar soluções biomecânicas; e III- melhorar a compreensão sobre a co-evolução dos sistemas locomotor e alimentar em Scyphozoa, através de uma abordagem inédita para este grupo. (AU)

Resumo

O processo de digestão de metabólitos secundários e nutrientes como proteínas por Lepidopteras constitui-se num aspecto crítico para a adaptação desses herbívoros. Algumas proteínas de plantas são resistentes as proteases digestivas e constituem-se em parte dos processos digestivos e envolvem a alteração de alguns aminoácidos específicos. No caso do milho, a presença de atividade de arginina descarboxilase e agmatine deiminase presentes nas fezes de Spodoptera podem estar associados com tal fenômeno ainda pouco conhecido. (AU)

Resumo

O sequenciamento de última geração (NGS) gera uma biblioteca enorme de sequências pequenas, ao invés de uma única sequência, que pode ter muitos pares de bases, como no método Sanger. Talvez, o maior impacto da NGS em biogeografia/filogeografia seja na sua capacidade para ajudar a identificar e localizar os condutores da divergência evolutiva das espécies, expansão populacional e persistência em determinados ambientes. A superfamília Gonyleptoidea ainda não foi estudada, tanto do ponto de vista do relacionamento entre grupos como de populações de uma mesma espécie (filogeografia), com o uso de NGS. O Museum of Comparative Zoology (MCZ) foi escolhido pela vanguarda no uso de diferentes técnicas de NGS e pelas bibliotecas genômicas de aracnídeos. A oportunidade de um estágio BPE no MCZ trará não só grandes benefícios para o bolsista, pelo aprendizado de novas técnicas que ainda são incipientes no Brasil, como para o projeto temático pela obtenção de grande quantidade de dados. O conhecimento entre os clados dentro de Gonyleptoidea ainda é incipiente. Os estudos com filogeografia de opiliões, publicados ou em andamento, tem mostrado que os dados mitocondriais tem sido muito mais informativos do que os nucleares estudados até o momento. No entanto, o esforço em tempo e dinheiro para obtenção de novos marcadores é muito grande. Portanto, o sequenciamento em NGS poderá superar estas dificuldades facilmente e trazer resultados muito mais consistentes que os baseados em poucos marcadores. (AU)

Resumo

As formigas da tribo Attini mantêm uma relação mutualista com fungos que cultivam para alimentação. Os jardins de fungo desses insetos abrigam um microbioma complexo, compreendendo leveduras, fungos filamentosos e bactérias. Diversas evidências sugerem que a comunidade bacteriana encontrada no jardim de fungo desempenha funções na fisiologia da colônia, como fixação de nitrogênio atmosférico, degradação de biomassa vegetal, biossíntese de nutrientes e atividade antimicrobiana. O presente projeto tem como objetivo comparar o potencial metabólico do microbioma bacteriano presente na fungicultura praticada por Atta sexdens rubropilosa (fungicultura derivada na qual partes frescas de plantas são utilizadas como substrato para o cultivo do fungo) e Mycocepurus goeldii (fungicultura basal, na qual partes secas de plantas, sementes e outros substratos são utilizados para o cultivo do fungo). A partir de um enriquecimento bacteriano do jardim de fungo dessas duas formigas, o DNA total da comunidade bacteriana foi extraído e sequenciado. Na presente proposta, pretendemos efetuar a montagem e a análise do potencial metabólico desse conjunto de dados utilizando softwares específicos. Tais análises são fundamentais para o processamento dos dados e serão realizadas no laboratório do Dr. Cameron R. Currie (Department of Bacteriology, University of Wisconsin-Madison, EUA). Esse laboratório apresenta experiência em estudos sobre ecologia e evolução da associação entre formigas Attini e micro-organismos. Nos últimos anos, Dr. Currie e sua equipe desvendaram vários aspectos a respeito da diversidade microbiana nesse ambiente, revelando diversas funções desempenhadas por micro-organismos presentes nesse microbioma. Por abrigar especialistas e as ferramentas necessárias para explorar os dois metagenomas gerados, as análises a serem realizadas no laboratório do Dr. Currie são essenciais para o desenvolvimento do projeto de mestrado ao qual a presente proposta está vinculada. (AU)

Resumo

Várias hipóteses biogeográficas foram propostas para explicar a elevada diversidade da fauna Amazônica. Contudo, a complexidade e similaridade entre os padrões genéticos esperados para cada cenário não permite que estas hipóteses sejam adequadamente testadas ou distinguidas a partir de métodos baseados em verossimilhança. A Computação Bayesiana Aproximada (ABC) associada a genética de populações tem se mostrado um método robusto no teste de hipóteses a priori em filogeografia estatística, podendo contribuir para um melhor entendimento dos padrões e processos que afetaram a biogeografia da Amazônia. Apesar do crescente numero de estudos filogeográficos utilizando vertebrados terrestres como modelos, a aplicação de métodos de ABC no teste explicito das hipóteses de diversificação ainda é inexistente. Este estágio de pesquisa no exterior tem como proposta analisar as sequencia de 2560 Elementos Ultra Conservados e de 98 introns com metodologias de ABC que possibilitem o teste de cenários de diversificação em três espécies de Aves restritas as várzeas de rios Amazônicos (Thamnophilus nigrocinereus/cryptoleucus, Myrmoborus lugubris e Myrmotherula assimilis). Os principais objetivos são: 1) Descrever em um contexto temporal e espacial, como foi formado o atual padrão genético dos três complexos de espécie selecionados; 2) testar modelos de diversificação alternativos para cada complexo de espécie; 3) comparar os padrões filogeográficos encontrados, propondo um modelo paleobiogeográfico para espécies de Aves de várzea que abranja o processo de diversificação de cada complexo de espécie selecionado. (AU)

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