Sugarcane genome sequence: plant transposable elements are active contributors to gene structure variation, regulation and function

• Processo: 08/52074-0
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Programa BIOEN - Temático
• Data de Início da vigência: 01 de maio de 2009
• Data de Término da vigência: 31 de janeiro de 2015
• Área do conhecimento: Ciências Biológicas - Genética - Genética Molecular e de Microorganismos
• Pesquisador responsável: Marie-Anne Van Sluys
• Beneficiário: Marie-Anne Van Sluys
• Instituição Sede: Instituto de Biociências (IB). Universidade de São Paulo (USP). São Paulo , SP, Brasil
• Pesquisadores principais: Claudia Barros Monteiro Vitorello ; Joao Paulo Fumio Whitaker Kitajima ; Maria Magdalena Rossi
• Bolsa(s) vinculada(s): 14/17034-8 - Tratamento Bioinformático em Larga Escala de Sequências de Cana de Açúcar, BP.TT; 14/17195-1 - Treinamento em manutenção de estoques de bactérias, linhagens de plantas e estratégias moleculares de construção gênica., BP.TT; 13/18322-4 - Anotação de 1000 clones BAC do genoma da cana de açúcar: banco de dados, integração e interface web., BP.TT; + mais bolsas vinculadas 13/14369-6 - Treinamento em manutenção de estoques de bactérias, linhagens de plantas e estratégias moleculares de construção gênica., BP.TT; 13/00714-3 - O papel dos DNAs repetitivos na organização centromérica de Saccharum spp, BP.PD; 12/21064-4 - Construindo uma Plataforma de Biologia Sintética para a Triagem Funcional de Sequencias Promotoras em Plantas, BP.PD; 12/14243-0 - Tratamento bioinformático em larga escala de sequências de cana de açúcar, BP.TT; 12/14607-1 - Anotação de 1000 clones BAC do genoma da cana de açúcar: banco de dados, integração e interface web, BP.TT; 12/14610-2 - Tratamento Bioinformático em Larga Escala de Sequências de Cana de Açúcar e busca de padrões em elementos de transposição., BP.TT; 12/02671-7 - Homólogos a At-thi1 em cana-de-açúcar: estudo molecular e funcional, BP.DD; 10/00809-6 - Estudo da atividade transcricional de três diferentes cópias de retrotransposons da linhagem evolutiva DEL em cana-de-açúcar., BP.IC; 09/13887-8 - GaTE lab: bioinformatic development in the sugarcane BAC sequencing project, BP.TT; 09/09217-7 - Estudos sobre a organização do genoma de cana de açúcar e expressão gênica associada a presença de elementos de transposição, BP.PD; 09/51632-1 - Análises estruturais, funcionais e evolutivas de helitrons em cana-de-açúcar, BP.PD; 09/10201-8 - Sequenciamento de DNA com uso de novas tecnologias e análise comparativa com metodologia convencional por método de Sanger, BP.TT; 09/07922-5 - Estudos genéticos em plantas e bactérias com especial enfoque na área de Biotecnologia e sua aplicação no programa BioEn., BP.TT - menos bolsas vinculadas
• Assunto(s): Genomas Cana-de-açúcar Análise de sequência de DNA Regulação da expressão gênica Bioenergia
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Cana De Acucar | Elementos De Transposicao | Genoma | Perfil De Expressao | Regulacao | Sequenciamento
• Publicação FAPESP: https://media.fapesp.br/bv/uploads/publicacoes/pasta_bioen_jun2012_100.pdf

Resumo

A cana-de-açúcar é uma das fontes mais importantes para a produção de biocombustíveis no Brasil. Também ocupa posição de destaque no agronegócio do estado de São Paulo. A produção de biocombustíveis a partir de cana-de-açúcar é dependente de sacarose como matéria prima. Espera-se que a indústria sucroalcooleira brasileira ganhe em competitividade desde que haja um aumento de produtividade (biomassa) garantindo a preservação do meio ambiente evitando-se o uso de novas terras. Aumento de produção de biomassa pode ser atingido através do uso de técnicas que permitam o monitoramento e modulação do metabolismo de sacarose em condições adequadas e restritivas de crescimento da planta, como por exemplo, condições de pouca disponibilidade de água. O uso potencial do bagaço como fonte de biomassa é dependente da disponibilização do carbono fixado nos polímeros que constituem a parede celular. O presente projeto tem como objetivo gerar um sequenciamento parcial de duas cultivares de cana de açúcar (R570 e SP80-3280) de modo a subsidiar o desenvolvimento de ferramentas moleculares que poderão auxiliar na compreensão deste genoma híbrido e poliplóide. A descoberta de genes e a identificação das regiões regulatórias envolvidas no metabolismo de sacarose e partição dos esqueletos de carbono na planta são algumas das áreas na pesquisa básica que serão beneficiadas pelo presente estudo. Programas de melhoramento também poderão ser beneficiados tendo a cesso a informações moleculares com potencial ao desenvolvimento de marcadores moleculares. Os cultivares modernos de cana-de-açúcar são híbridos de Saccharum officinarum e Saccharum spontaneum. Seu genoma monoplóide é estimado em aproximadamente 1GB comparável em escala aos genomas do milho e do ser humano. Utilizar-se-á uma abordagem combinada de sequencias gerada por pirosequenciamento e pelo método clássico de Sanger de 1000 clones de BAC. Uma coleção de ESTs geradas pelo projeto SUCEST, perfis de expressão em larga escala do projeto SUCEST-FUN e uma biblioteca de BACs da cultivar R570 estão disponíveis. O programa BIOEN irá gerar uma biblioteca de BACs da cultivar SP80-3280 que será triada para identificação de locos homólogos da cultivar R570. Deste modo será avaliada a questão de variação alélica não apenas nas regiões codificantes como também nas regulatórias. O mapeamento dos elementos de transposição nos BACs, análise do perfil de expressão nos arrays de populações contrastantes e polimorfismo de inserção contribuirão para verificar a associação destes elementos com a variabilidade de cana. Este estudo se insere em contexto mais amplo de uma comunidade científica que pretende desenvolver ferramentas de melhoramento genético com uma abordagem de biologia de sistemas para a compreensão da biologia de cana-de-açúcar. (AU)

Publicações científicas

(16)

(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)

METCALFE, CUSHLA J.; OLIVEIRA, SARAH G.; GAIARSA, JONAS W.; AITKEN, KAREN S.; CARNEIRO, MONALISA S.; ZATTI, FERNANDA; VAN SLUYS, MARIE-ANNE. Using quantitative PCR with retrotransposon-based insertion polymorphisms as markers in sugarcane. Journal of Experimental Botany, v. 66, n. 14, SI, p. 4239-4250, JUL 2015. (13/18322-4, 09/09217-7, 08/52074-0, 13/09391-2)

NAGEL, RAIMUND; TURRINI, PAULA C. G.; NETT, RYAN S.; LEACH, JAN E.; VERDIER, VALERIE; VAN SLUYS, MARIE-ANNE; PETERS, REUBEN J.. An operon for production of bioactive gibberellin A(4) phytohormone with wide distribution in the bacterial rice leaf streak pathogen Xanthomonas oryzae pv. oryzicola. NEW PHYTOLOGIST, v. 214, n. 3, SI, p. 1260-1266, MAY 2017. (15/24956-1, 12/24954-0, 08/52074-0)

MEDEIROS, AMANDA L.; FURTADO, CRISTIANE M.; LEITE, FRANCINALDO S.; SOUTO, VALESKA S.; DE SETTA, NATHALIA; VAN SLUYS, MARIE-ANNE; KITAJIMA, JOAO PAULO; COSTA, ANA PAULA P.; BENEDITO, VAGNER A.; SCORTECCI, KATIA C.. Molecular Genetic Dissection of Sugarcane Flowering under Equatorial Field Conditions. TROPICAL PLANT BIOLOGY, v. 9, n. 4, p. 252-266, DEC 2016. (08/52074-0)

OCHOA CRUZ, EDGAR ANDRES; QUEIROGA CRUZ, GUILHERME MARCELLO; VIEIRA, ANDREIA PRATA; VAN SLUYS, MARIE-ANNE. Virus-like attachment sites as structural landmarks of plants retrotransposons. MOBILE DNA, v. 7, JUL 28 2016. (12/21064-4, 08/58243-8, 12/02671-7, 08/52074-0)

TANIGUTI, LUCAS M.; SCHAKER, PATRICIA D. C.; BENEVENUTO, JULIANA; PETERS, LEILA P.; CARVALHO, GISELLE; PALHARES, ALESSANDRA; QUECINE, MARIA C.; NUNES, FILIPE R. S.; KMIT, MARIA C. P.; WAI, ALVAN; et al. Complete Genome Sequence of Sporisorium scitamineum and Biotrophic Interaction Transcriptome with Sugarcane. PLoS One, v. 10, n. 6, JUN 12 2015. (10/05591-9, 08/52074-0, 12/09524-0, 13/15014-7, 14/17034-8, 14/21802-0, 13/25599-2)

CRUZ, GUILHERME M. Q.; METCALFE, CUSHLA J.; DE SETTA, NATHALIA; CRUZ, EDGAR A. O.; VIEIRA, ANDREIA PRATA; MEDINA, ROSARIO; VAN SLUYS, MARIE-ANNE. Virus-Like Attachment Sites and Plastic CpG Islands: Landmarks of Diversity in Plant Del Retrotransposons. PLoS One, v. 9, n. 5, MAY 21 2014. (09/51632-1, 08/52074-0, 09/09217-7, 12/14610-2, 08/58243-8, 12/02671-7)

FIRETTI, FABIANA; ZUNTINI, ALEXANDRE RIZZO; GAIARSA, JONAS WEISMANN; OLIVEIRA, RENATA SOUZA; LOHMANN, LUCIA G.; VAN SLUYS, MARIE-ANNE. Complete chloroplast genome sequences contribute to plant species delimitation: A case study of the Anemopaegma species complex. AMERICAN JOURNAL OF BOTANY, v. 104, n. 10, p. 1493-1509, OCT 2017. (08/52074-0, 11/50859-2, 12/50260-6, 13/10362-7)

DIAS, HENRIQUE MOURA; VIEIRA, ANDREIA PRATA; DE JESUS, ERIKA MARIA; DE SETTA, NATHALIA; BARROS, GESIELE; VAN SLUYS, MARIE-ANNE. Functional and comparative analysis of THI1 gene in grasses with a focus on sugarcane. PeerJ, v. 11, p. 27-pg., 2023-05-15. (08/52074-0, 15/05058-2, 16/17545-8, 19/08239-9, 09/51632-1)

METCALFE, CUSHLA J.; OLIVEIRA, SARAH G.; GAIARSA, JONAS W.; AITKEN, KAREN S.; CARNEIRO, MONALISA S.; ZATTI, FERNANDA; VAN SLUYS, MARIE-ANNE. Using quantitative PCR with retrotransposon-based insertion polymorphisms as markers in sugarcane. Journal of Experimental Botany, v. 66, n. 14, p. 12-pg., 2015-07-01. (08/52074-0, 13/09391-2, 09/09217-7, 13/18322-4)

SOUZA, GLAUCIA MENDES; VAN SLUYS, MARIE-ANNE; LEMBKE, CAROLINA GIMILIANI; LEE, HAYAN; MARGARIDO, GABRIEL RODRIGUES ALVES; HOTTA, CARLOS TAKESHI; GAIARSA, JONAS WEISSMANN; DINIZ, AUGUSTO LIMA; OLIVEIRA, MAURO DE MEDEIROS; FERREIRA, SAVIO DE SIQUEIRA; et al. Assembly of the 373k gene space of the polyploid sugarcane genome reveals reservoirs of functional diversity in the world's leading biomass crop. GIGASCIENCE, v. 8, n. 12, DEC 2019. (13/07467-1, 13/18322-4, 17/02842-0, 08/52074-0, 14/50921-8, 15/22993-7, 12/51062-3, 17/02270-6, 11/50761-2, 16/17545-8, 16/06917-1, 13/23048-9, 08/52146-0, 15/15346-5)

BARROS-CARVALHO, GESIELE ALMEIDA; HUNGRIA, MARIANGELA; LOPES, FABRICIO MARTINS; VAN SLUYS, MARIE-ANNE. Brazilian-adapted soybean Bradyrhizobium strains uncover IS elements with potential impact on biological nitrogen fixation. FEMS Microbiology Letters, v. 366, n. 11, JUN 2019. (08/52074-0)

DE SETTA, NATHALIA; MONTEIRO-VITORELLO, CLAUDIA BARROS; METCALFE, CUSHLA JANE; QUEIROGA CRUZ, GUILHERME MARCELO; DEL BEM, LUIZ EDUARDO; VICENTINI, RENATO; SILVEIRA NOGUEIRA, FABIO TEBALDI; CAMPOS, ROBERTA ALVARES; NUNES, SIDENY LIMA; GASPERAZZO TURRINI, PAULA CRISTINA; et al. Building the sugarcane genome for biotechnology and identifying evolutionary trends. BMC Genomics, v. 15, JUN 30 2014. (09/51632-1, 10/05591-9, 08/54201-9, 09/09116-6, 11/05317-7, 08/52074-0, 09/09217-7, 08/58031-0, 08/52197-4, 08/58243-8, 08/52146-0)

DOMINGUES, DOUGLAS S.; CRUZ, GUILHERME M. Q.; METCALFE, CUSHLA J.; NOGUEIRA, FABIO T. S.; VICENTINI, RENATO; ALVES, CRISTIANE DE S.; VAN SLUYS, MARIE-ANNE. Analysis of plant LTR-retrotransposons at the fine-scale family level reveals individual molecular patterns. BMC Genomics, v. 13, APR 16 2012. (08/52074-0)

MIRANDA, RAQUEL P.; TURRINI, PAULA C. G.; BONADIO, DORA T.; ZERILLO, MARCELO M.; BERSELLI, ARTHUR P.; CRESTE, SILVANA; VAN SLUYS, MARIE-ANNE. Genome Organization of Four Brazilian Xanthomonas albilineans Strains Does Not Correlate with Aggressiveness. MICROBIOLOGY SPECTRUM, v. 11, n. 3, p. 17-pg., 2023-04-13. (08/52074-0, 18/23646-7, 19/05424-0, 18/24646-0, 16/17545-8)

NAGEL, RAIMUND; TURRINI, PAULA C. G.; NETT, RYAN S.; LEACH, JAN E.; VERDIER, VALERIE; VAN SLUYS, MARIE-ANNE; PETERS, REUBEN J.. An operon for production of bioactive gibberellin A(4) phytohormone with wide distribution in the bacterial rice leaf streak pathogen Xanthomonas oryzae pv. oryzicola. NEW PHYTOLOGIST, v. 214, n. 3, p. 7-pg., 2017-05-01. (08/52074-0, 12/24954-0, 15/24956-1)

SOUZA, GLAUCIA MENDES; VAN SLUYS, MARIE-ANNE; LEMBKE, CAROLINA GIMILIANI; LEE, HAYAN; MARGARIDO, GABRIEL RODRIGUES ALVES; HOTTA, CARLOS TAKESHI; GAIARSA, JONAS WEISSMANN; DINIZ, AUGUSTO LIMA; OLIVEIRA, MAURO DE MEDEIROS; FERREIRA, SAVIO DE SIQUEIRA; et al. Assembly of the 373k gene space of the polyploid sugarcane genome reveals reservoirs of functional diversity in the world's leading biomass crop. GIGASCIENCE, v. 8, n. 12, p. 18-pg., 2019-12-01. (14/50921-8, 17/02842-0, 08/52074-0, 15/22993-7, 08/52146-0, 13/18322-4, 12/51062-3, 13/07467-1, 17/02270-6, 11/50761-2, 13/23048-9, 16/06917-1, 15/15346-5, 16/17545-8)