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; 09/09217-7 - Estudos sobre a organização do genoma de cana de açúcar e expressão gênica associada a presença de elementos de transposição, BP.PD; 09/13887-8 - GaTE lab: bioinformatic development in the sugarcane BAC sequencing project, BP.TT; 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)

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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)