Variação genética em poliploides complexos [recurso eletrônico] : desvendando a dinâmica alélica em cana-de-açúcar = Genetic variation in complex polyploids: unveiling the dynamic allelic features of sugarcane
Danilo Augusto Sforça
TESE
Multilíngua
T/UNICAMP Sf57v
[Genetic variation in complex polyploids]
Campinas, SP : [s.n.], 2019.
1 recurso online (202 p.) : il., digital, arquivo PDF.
Orientador: Anete Pereira de Souza
Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia
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...
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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
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Abstract: Sugarcane is mainly used in the production of sugar and ethanol. The contemporaneous cultivars originate from a series of natural and artificial hybridizations and backcrossing. The process of domestication and breeding resulted in a complex genome with high levels of ploidy, aneuploidy...
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Abstract: Sugarcane is mainly used in the production of sugar and ethanol. The contemporaneous cultivars originate from a series of natural and artificial hybridizations and backcrossing. The process of domestication and breeding resulted in a complex genome with high levels of ploidy, aneuploidy and approximately 10Gb genome. In addition, Sorghum has high sintenia with sugarcane and it is the closest ancestor with genome completely sequenced and annotated. The aim of this thesis was to study the genetic architecture, genomic and gene expression of a region in sugarcane, as well as generate molecular tools involving sugarcane genome. Single copy genes were searched in rice, maize and sorghum transcripts and the result compared to expressed sequences of sugarcane. Thirteen candidates¿ genes were found, which the HP600 gene (in sorghum Sobic.003G221600) was in silgle copy and also located in a QTL in sorghum for Brix. A BAC library was constructed for the sugarcane SP80-3280 variety and another for IACSP93-3046 with the objective of accessing the sugarcane genome. Two methods of clone selection were developed: macroarrays (developed for both libraries) and orderly clone mixing (Pool3D - developed for half of the SP80-3280 library). The BAC libraries construction of the varieties SP80-3280 and IACSP93-3046 resulted in 221,184 and 165,888 clones, both with an average size of 110 kb, representing approximately 2.4 x and 1.8 x the sugarcane genome, respectively. The thirteen genes were used to select BACs from both libraries using macroarrays and the Pool3D selection of the SP80-3280 library. The BACs of the SP80-3280 library resulting from the two selections for the HP600 gene were used to study the genomic architecture and transcripts of the gene to study the genic expression in sugarcane. The gene of Centromeric Protein C (CENP-C) was found side-by-side the HP600 gene in sugarcane and sorghum, and both were used to exemplify allelic expression and genomic and genetic behavior. The HP600 and CENP-C genes were found in two homeologue chromosomic groups. The first group (Region01), with ploidy eight, represents the synthenic region of Sorghum bicolor, with all the haplotypes of the two genes expressed, but the HP600 haplotypes exhibited differential expression. The second group of homoelogues (Region02), with ploidy ten, is a region formed from different non-collinear genes with sorghum containing duplications of the HP600 and CENP-C genes (paralogues). This duplication occurred after sorghum and sugarcane separation, resulting in an HP600 pseudogene and a fused and recombined version of CENP-C with a third gene (ortholog of Sobic.003G299500), with at least two expressed chimeric haplotypes. The genetic map evidenced that markers in duplicate regions are mapped in linkage groups with bias in the genetic distance, affecting the genetic mapping. This thesis presents the complexity involved in genetics, genomics and gene expression of sugarcane and in genomic and allelic dynamics, which may be useful for understanding other polyploid genomes
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Requisitos do sistema: Software para leitura de arquivo em PDF
Souza, Anete Pereira de, 1962-
Orientador
Margarido, Gabriel Rodrigues Alves
Avaliador
Vieira, Maria Lucia Carneiro
Avaliador
Viana, Américo José Carvalho, 1984-
Avaliador
Gazaffi, Rodrigo
Avaliador
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Danilo Augusto Sforça
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