Preenchendo lacunas entre recursos biológicos no gênero Coffea e os novos desafios do melhoramento frente às mudanças globais: BRIDGES-COFFEA

• Processo: 23/03353-3
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Regular
• Data de Início da vigência: 01 de março de 2024
• Data de Término da vigência: 29 de fevereiro de 2028
• Área do conhecimento: Ciências Agrárias - Agronomia
• Acordo de Cooperação: ANR
• Pesquisador responsável: Douglas Silva Domingues
• Beneficiário: Douglas Silva Domingues
• Pesquisador Responsável no exterior: romain guyot
• Instituição Parceira no exterior: Institute de Recherche pour le Développement, Marseille (IRD), França
• Instituição Sede: Escola Superior de Agricultura Luiz de Queiroz (ESALQ). Universidade de São Paulo (USP). Piracicaba , SP, Brasil
• Pesquisadores associados: Alessandro de Mello Varani ; Alexandre Rossi Paschoal ; André Luís Laforga Vanzela ; Carlos Alberto Labate ; Lilian Padilha ; Luiz Filipe Protasio Pereira ; Marcelo José Pena Ferreira ; Mirian Perez Maluf ; Oliveiro Guerreiro Filho
• Bolsa(s) vinculada(s): 24/14461-4 - Bioinformática integrativa em espécies silvestres de Coffea: uso de dados de genômica e transcriptomica para pangenoma, BP.TT
• Assunto(s): Biodiversidade
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Biodiversidade e recursos genéticos em Coffea | Espécies silvestres e mudanças climáticas globais | Genômica para biodiversidade e pré-melhoramento | Pangenômica e recursos biológicos | Análise e Conservação de recursos genômicos

Resumo

Os avanços na geração de genomas de referência contribuem para a compreensão da diversidade e evolução das espécies, além de questões de conservação da biodiversidade. Estudos do pangenoma identificaram genes-chave para adaptação a ambientes contrastantes e redefiniram a importância das espécies silvestres na busca por características adaptativas à adaptação climática. Recentemente, novas pesquisas estão buscando entender a evolução e adaptação das espécies por meio de análises comparativas e pangenomas. No entanto, o conhecimento genômico das espécies silvestres de Coffea é insuficiente, dificultando a compreensão da evolução do genoma, variações estruturais e genes de interesse. A diversidade de espécies silvestres de Coffea conservadas em coleções ex situ, recursos fenotípicos e informações ambientais são subexploradas. O café é produzido principalmente por duas espécies do gênero Coffea: C. arabica e C. canephora. Eles são sensíveis às variações climáticas e espera-se uma perda de 50% das áreas cultiváveis até 2050, com impactos socioeconômicos consideráveis para os produtores, majoritamente presentes em países em desenvolvimento. No entanto, existem alternativas por meio de espécies silvestres de Coffea que são mais adaptadas a climas contrastantes e poderiam substituir espécies cultivadas em determinados contextos ou serem usadas em programas de melhoramento por meio de hibridização interespecífica. Com isso, o objetivo do presente projeto é abordar esta situação, lançando mão do desenvolvimento das novas tecnologias de sequenciamento e ferramentas de bioinformática de ponta para fazer a montagem de genoma, genômica comparativa e integração do pangenoma do gênero Coffea. Nossos principais objetivos são obter, por meio de uma abordagem interdisciplinar: (i) montagens de referência altamente precisas e anotadas do genoma e do transcriptoma de 33 espécies silvestres de Coffea, representando a diversidade do gênero com base nas relações filogenéticas estabelecidas previamente pelo grupo francês; (ii) Uma visão completa da evolução do genoma estrutural no gênero Coffea com a integração de elementos genômicos, como grandes variações estruturais e elementos transponíveis em uma janela de tempo evolutivo de 15 milhões de anos; (iii) Avaliar a história evolutiva e base genômica de vias bioquímicas e clusters metabólicos, como a via biossintética da cafeína; (iv) Montar um super-pangenoma em nível de gênero integrando os genomas nucleares e "dispensáveis" e as relações entre o genoma dispensável e os fatores envolvidos na adaptação ambiental; e, finalmente, (v) integrar as saídas deste projeto em um sistema de visualizaçãoque permita navegar por anotações, famílias de genes, relações de ortologia e paralogia, colinearidade de locos de interesse e pangenomas. Os resultados do nosso projeto terão grandes implicações no conhecimento da evolução das características estruturais de um gênero lenhoso tropical, no padrão evolutivo das vias de biossíntese de compostos de interesse e na associação entre a função dos genes dos genomas "shell" e "cloud" em pangenomas e sua implicação na adaptação às mudanças ambientais e potenciais estressores. Uma meta de longo prazo do projeto é fornecer recursos abertos e plataformas colaborativas para promover o uso de espécies silvestres em programas de melhoramento, bem como promover sua proteção e conservação em seu ambiente natural e em coleções ex situ. (AU)