Variação genética em poliploides complexos: desvendando a dinâmica alélica em cana-de-açúcar = Genetic variation in complex polyploids: unveiling the dynamic allelic features of sugarcane

Autor(es)

Danilo Augusto Sforça

• Tipo de documento: Tese de Doutorado
• Imprenta: Campinas, SP.
• Instituição: Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Instituto de Biologia
• Data de defesa: 2019-02-05

Membros da banca

Anete Pereira de Souza; Gabriel Rodrigues Alves Margarido; Maria Lucia Carneiro Vieira; Américo José Carvalho Viana; Rodrigo Gazaffi

• Orientador: Anete Pereira de Souza

Resumo

A cana-de-açúcar é utilizada principalmente na produção de açúcar e etanol. As cultivares atuais são originárias de uma série de hibridizações naturais e artificiais e retrocruzamentos. Esse processo de domesticação e melhoramento resultou em um genoma altamente complexo, com elevados níveis de ploidia e aneuploidia, além de um genoma de aproximadamente 10 Gb. Sorgo, além de possuir alta sintenia com cana-de-açúcar, é o ancestral mais próximo com genoma completamente sequenciado e anotado. A presente tese teve como objetivo estudar as diferenças genéticas, a arquitetura gênica e a expressão gênica de uma região do genoma de cana-de-açúcar, assim como gerar ferramentas moleculares para este e outros estudos envolvendo o genoma desta espécie. Genes de cópia única foram buscados em transcritos de arroz, milho e sorgo e o resultado comparado com sequências expressas de cana-de-açúcar. Treze genes candidatos foram encontrados, dos quais o gene HP600 (em sorgo Sobic.003G221600) encontrava-se, além de em provável cópia única, em um QTL localizado em sorgo para Brix. Foi construída uma biblioteca de BAC para a variedade SP80-3280 e outra para a IACSP93-3046, com o objetivo de acessar o genoma de cana-de-açúcar. Foram desenvolvidos dois métodos de seleção de clones: macroarranjos (desenvolvido para ambas as bibliotecas) e mistura ordenada de clones (Pool3D ¿ desenvolvido para metade da biblioteca SP80-3280). As bibliotecas de BACs das variedades SP80-3280 e IACSP93-3046 resultaram em 221.184 e 165.888 clones, ambas com um tamanho médio de 110 kb, representando aproximadamente 2,4 e 1,8 vezes o genoma de cana-de-açúcar, respectivamente. Os treze genes foram utilizados para selecionar BACs nas duas bibliotecas utilizando macroarranjos e o Pool3D na biblioteca SP80-3280. Os BACs resultantes dos dois métodos de seleção da biblioteca da SP80-3280 para o gene HP600 foram utilizados para estudar a arquitetura gênica e transcritos do gene para estudar a expressão gênica em cana-de-açúcar. O gene da Proteína Centromérica C (CENP-C) foi encontrado ao lado do gene HP600 em cana-de-açúcar e sorgo, e ambos foram utilizados para exemplificar a expressão alélica e o comportamento genômico e genético. Os genes HP600 e CENP-C foram encontrados em dois grupos cromossômicos homeólogos. O primeiro grupo (Region01), com ploidia oito, representa a região sintênica de Sorghum bicolor, com todos os haplótipos dos dois genes expressos, porém os haplótipos do HP600 exibiram expressão diferencial. O segundo grupo de homeologos (Region02), com ploidia dez, é uma região formada a partir de diferentes genes não-colineares com sorgo contendo duplicações dos genes HP600 e CENP-C (parálogos). Essa duplicação ocorreu após a separação de sorgo e cana-de-açúcar, resultando em um pseudogene HP600 não expresso e uma versão fusionada e recombinada do CENP-C com um terceiro gene (ortólogo do Sobic.003G299500) com pelo menos dois haplótipos quiméricos expressos. O mapa genético evidenciou que marcadores em regiões duplicadas são incorporados ao mapa com distância genética enviesadas, afetando diretamente o mapeamento genético. Esta tese apresenta a complexidade envolvida na genética, genômica e expressão gênica de cana-de-açúcar e na dinâmica genômica e alélica, o que pode ser útil para a compreensão de outros genomas poliploides (AU)

• Processo FAPESP: 10/50119-6 - Identificação de cópias alélicas de locos que controlam caracteres de importância econômica e análise de sua variação entre cromossomos hom(e)ologas em cana-de-açúcar (Saccharum spp.)
• Beneficiário: Danilo Augusto Sforça
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado Direto