Marcio Alves-Ferreira Laboratório de Genética Molecular Vegetal Universidade Federal do Rio de Janeiro.

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1 Marcio Alves-Ferreira Laboratório de Genética Molecular Vegetal Universidade Federal do Rio de Janeiro

2  Cerca de 70% de toda água utilizada pela humanidade é destinada a agricultura;  40% de todo alimento obtido pela agricultura é dependente de irrigação;  O aquecimento global irá desencadear eventos mais extremos de seca;  Biotecnologia vegetal pode ser uma solução para mitigar as perdas na agricultura.

3  Café (Coffea ssp)  Soja (Glycine max)  Arabidopsis thaliana  Algodão (Gossipium hirsutum)

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5 Resposta imediataResposta de longo termo Expressão Gênica

6 RNADNAProteína Genótipo Fenótipo Fatores de transcrição

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9  Homeodomínio – 60 aminoácidos  Usualmente envolvidos com aspectos do desenvolvimento  Em plantas são importantes para o desenvolvimento, mas também na resposta ao estresse e mediando ação hormonal.

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11  214,964 clones de 37 bibliotecas de cDNA C. arabica, C. canephora e C. racemosa ;  Os EST foram agrupados em 17,982 contigs e 32,155 singletons;  O Banco de EST de café gerou 33,000 Unigenes.

12  Nome, código ou a sequência;  Análise filogenética;  Determinação da estrutura das famílias gênica;

13  Blast – algoritmo de busca de sequências mais popular;  Sequências inteiras do gene (DNA);  Sequências inteiras do proteína (aminoácidos);  Domínios da proteína;  Sequência COBBLER (COnsensus Biasing By locally Embedding Residues).

14  Mineração com BLAST obteve 29 sequências com e-value < 10 -3 ;  Confirmação do domínio através da utilização dos programas PRODOM e PFAM. Contig11116 Contig11933 Contig12072 Contig12178 Contig13925 Contig14161 Contig14186 Contig14326 Contig14725 Contig1972 Contig1986 Contig3252 Contig3847 Contig6289 Contig6827 Contig7178 Contig92 Contig9513 Contig9815 CA00-XX-AR1-009-E01-EB.F CA00-XX-CA1-010-A02-EP.F CA00-XX-CL2-115-C07-JF.F CA00-XX-CL2-120-B11-JF.F CA00-XX-FR4-006-A03-CE.F CA00-XX-LV8-045-G11-CC.F CA00-XX-RX1-081-D03-EB.F CC00-XX-EC1-070-F07-EC.F

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16 SH2 – combinação de órgãos de plantas no campo com déficit hídrico– 6824 Est. CS1 – suspensão de células tratadas com NaCl - 10803 Est. Validação in vivo por qPCR

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18  Clonagem do cDNA completo do CAHB7 ;  Subclonagem no vetor binário (35S promoter constitutivo);  Transformação de Arabidopsis thaliana com Agrobacterium tumefaciens;

19  Transformação genética de Arabidopsis thaliana;  Por que Arabidopsis?  dicotiledônea  Fácil cultivo  Tamanho reduzido  Transformação por A. tumefaciens bem estabelecida  Grande número de semente

20  Seleção de três linhagens transgênicas que super expressam o CAHB7 e possuem apenas um inserto de T-DNA;  Ensaio de tolerância ao déficit hídrico.

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24  Foram avaliadas plântulas 35S:CaHB7 e plântulas tipo selvagem;  103.038.953 (10,3Gb) de leituras foram obtidas de quatro bibliotecas de mRNA - Plataforma Illumina;  Um total de 20.702 genes foram identificados e avaliados na análise de expressão;  357 genes são diferencialmente expressos;  123 induzidos na linhagem transgênica 35S:CaHB7  230 reprimidos na linhagem transgênica 35S:CaHB7

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28  Um total de 29 seqüências, pertencentes a sete famílias homeobox distintas (BEL, KNOX, WOX, HD-ZipI, II, III e IV), foram identificadas no transcriptoma de café.  Quatro genes da superfamília homeobox possuem sua expressão modulada em condições de estresse hídrico confirmada por experimentos de qPCR;  A expressão dos genes CAHB1-like2 e CAHB7 é fortemente induzida em folhas e em raízes de café submetidas a condições de estresse hídrico;  A expressão ectópica do gene CAHB7 em plantas da espécie A.thaliana confere uma maior tolerância ao estresse hídrico e salino;  Super expressão de CAHB7 leva a indução de HSPs, da via de ABA e da regulação do desenvolvimento radicular;  Super expressão de CAHB7 reprime as vias de senescência e a resposta ao estresse biótico.

29  CRUZ, Fernanda Pinheiro; ALVES-FERREIRA, M. ; ROMANO, Eduardo ; Grossi-de-Sá, Maria Fátima. UTILIZAÇÃO DO GENE HOMEOBOX DE CAFÉ CAHB12 NA PRODUÇÃO DE PLANTAS TRANSGÊNICAS MAIS TOLERANTES AO DÉFICIT HÍDRICO E ESTRESSE SALINO, Depositada no INPI em 2010;  Atualmente o gene está sendo utilizado para transformação de cana de açúcar, algodão, arroz e soja em colaboração com a EMBRAPA;  Avaliação do promotores do gene CAHB7.

30  O déficit hídrico (seca) atua de forma diferente em cada estágio de desenvolvimento da planta;  Para avaliação de genes candidatos é importante uma avaliação detalhada de vários aspectos da planta:  Fisiológicos (ex: atividade fotossintética)  Desenvolvimento (ex: comprimento das raízes)  Produção (ex: tamanho da de sementes)

31  Fenótipo - características observáveis;  Fenômica –avaliação em larga escala e sistemática das características fisiológicas, de de desenvolvimento e de produção em plantas;  Centro de triagem robotizado

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33  Núcleos de inovação tecnológica nas Universidade Federais  Infraestrutura  Recursos humanos  Transição academia – industria  Como estimular empreendedorismo em alunos recém formados?  Incubadora de empresas x Institutos tecnológicos

34 Universidade Federal do Rio do Janeiro Lab. Genética Molecular Vegetal Marcio Alves-Ferreira Durvalina Felix Fernanda Cruz Elisson Romanel Priscilla Rossetto (Post-Doc) Francisco Scaglia (Post-Doc) Roberta Loh (Post-Doc) Fábia Guimarães (PhD) Sinara Artico (PhD) Marta Bencke (PhD) Priscilla Nobres (PhD) Júlia Lambret (PhD) Mauricio Wolf (MS) Stefanie Moura (MS) Daniela Ferreira (MS) Leandro Almeida (Grad) Jonathan Santos (Grad) Carolina Saad (Grad) Apoio: CNPq CAPES FAPERJ marcioaf@ufrj.br www.biologia.ufrj.br/~lgmv/MAF/ Universidad del Litoral Argentina Dra. Raquel Chan Dr. Carlos Dezar Universität Bonn - Alemanha Dra. Dorothea Bartels Universidade Federal de Viçosa Marcelo Loureiro CENARGEN-EMBRAPA Dr. Eduardo Romano UNIRIO Dra. Anna Cristina Borges Alessandra Fortes (IC) Genoma Café Genosoja