Genômica Funcional, Estrutural e Comparativa de Feijão-Caupi

Apresentação em tema: "Genômica Funcional, Estrutural e Comparativa de Feijão-Caupi"— Transcrição da apresentação:

1 Genômica Funcional, Estrutural e Comparativa de Feijão-Caupi
(Vigna unguiculata)

2 Um Organismo, Vários Usos
Vigna unguiculata Alimentação Humana Forragem & Recup. Solos Feijão seco Feijão verde (incluindo enlatados) Moyashi (broto-de-feijão) Farinhas e outros (biscoitos, acarajé, salgadinhos) Bovinos Caprinos Ovinos Bio-Fertilizante Fixação de nitrogênio Rizóbio nativo Potencial Fonte de Alimentação, Emprego e Riqueza Matéria Prima Valor Nutritivo Propriedades gelatinizantes e espumantes altamente valiosas para a indústria alimentícia   Proteínas  Digestibilidade  Carbohidratos  Amino-ácidos essenciais

3 Cores e Formas Uma Leguminosa Importante Vigna unguiculata Preços
& Mercado  Diversidade Morfológica  Diversidade Genética  Erosão Genética  Potencial para Melhoramento Cores e Formas

4 Rusticidade & Capacidade de Adaptação
Semi Árido Trópico Úmido Ambientes Contrastantes & Cultivares Tribais Rusticidade e capacidade ímpar de adaptação

5 Leguminosa Escolhida pela NASA para Cultivo em Estacões Espaciais
Lack of Gravity & Higher Plants

6 Leguminosa Modelo Vigna unguiculata
Nível diplóide: 2n=22 Genoma Pequeno: ca Mb -1/2 soja, 1/7 ervilha, 2.700x menos que V. faba Auto-Fecundação & Gerações Curtas ~2,5 meses  ideal para mapeamento Transformação genética Biofábricas Bioremediação Fonte de genes para melhoramento também de outras leguminosas Nível de Novidade

7 Problemas e Necessidades Vigna unguiculata & Nordeste Brasileiro
1. Produtividade feijão-caupi ( kg/ha) feijão comum Phaseolus vulgaris ( kg/ha) 2. Infecções Virais Mosaico severo Potyvirus 3. Nematóides Meloydogyne spp. 4. Ataque de caruncho Callosobruchus maculatus, Pós-colheita 5. Fatores abióticos Seca, Calor, Salinidade 6. Porte, tempo de floração, cor dos grãos Perdas Significativas!!

8 A Equipe: Rede NordEST Vigna unguiculata & Nordeste Brasileiro
I-UFPE-1 LGBV Ana M. Benko Iseppon Coordenação Geral Recife, PE (10) II- UFPE-2 LGMM Ederson Akio Kido Recife, PE (18) III-UFC BBM Thalles Grangeiro Fortaleza, CE (31) IV-Embrapa CPAMN Semíramis R. Ramalho Teresina, PI (8) V-UFPB BioMol Demetrius A. M. Araújo João Pessoa, PB (14) VII-Embrapa CPATSA Carlos A. F. Santos Petrolina, PE (3) VI-UFPI LIBPI Semíramis J. H. Monte Teresina, PI (10) VIII-Embrapa CENARGEN Francisco J. Lima Aragão Brasília, DF (01) IX-USP ESALQ Luiz Eduardo Aranha Camargo Piracicaba, SP (02) X-USP CENA Antonio V. O. Figueira Piracicaba, SP (01) ~130 membros* Seleção Criteriosa dos Grupos XI- Univ. Frankfurt Günter Kahl Frankfurt, Alemanha (01) XII- Univ. Califórnia Jeff Ehlers Riverside, USA (01)

9 Estratégias do Projeto Vigna unguiculata & Nordeste Brasileiro
Mapeamento Genético Genoma Expresso Interação Complementaridade Transformação Genética Bioinformática Início Oficial do Projeto: 26/Maio/2005

10 Mapeamento Genético Cruzamento Intraespecífico
V. unguiculata X V. unguiculata Cultivar A Cultivar B (Resistente) (Suscetível)  Linhagens Recombinantes de Autofecundação até F7-F8 ca. 130 Indivíduos Inoculação com Patógenos Identificação de Locos de Resistência Outras características inclusive QTLs Progênie Testadora

11 Dois Cruzamentos Principais
Quadro 8: Parentais eleitos para o cruzamento de mapeamento, bem como suas respectivas características agronômicas. P1 P2 P2’ Dois Cruzamentos Principais BR-14 Mulato x IT-85F-2687 Cruzamentos-teste com características equivalentes

12 Estudos Moleculares Preliminares
Vigna unguiculata & Nordeste Brasileiro Seleção de Parentais DAF (DNA Amplification Fingerprinting) 85 acessos avaliados V.ung.Cabeçudo Vung Canapu Vung S.Verde Vung Canapu Precoce Vung CNC0434 Vung CNCX1101 Vung CNC F Vung CNCX1112-4F Vung CNCX F Vung CNCX F Vung CNCX F Vung CNCX1010-4F Vung BR17-Burguês Vung 02 Vung CNCX1114-4F Vung. Paulista Vung João Paulo II Vung L351002A Vung L539001(T16) Vung L382002A Vung 821Vita 6 Vung Balinha 305 Vung BR14-Mulato Vung BR9 Longa Vung BR17Gurg. Vung CB-3 Vung IPEAUV 69 Vung IT82D699 Vung IT85D3850-2 Vung TE F Vung TE F Vung TE F Vung TE F Vung F Vung TE F Vung TE E2 Vung TE E Vung Istambul Vung 73260 Vung L775011 Vung L950002 Vung Epace10 Vung L Vung S.Inácia Biv411 Vung MRC11213 Vung Manaus Vung VCRA31 Vung Epace1 Vung Epace11 Vung Ipa201 Vung Ipa202 26 primers selecionados de 262 testados 212 bandas polimórficas amostradas Vung Ipa204 Vung Ipa205 Vung Ipa206 Vung C..Amarelo Vung VIG28/76 Vung VIG79/82 Vung VIG66/85 Vung VIG69/79 Vung L2102/98 Vung VIG42/83 Vung VIG1/78 Vung VIG58/80 Vung VIG50/80 Vung VIG71/82 Vung VIG7/7

13 Mapa Genético de Alta Resolução
Mínimo 600 marcadores moleculares DAF (DNA Amplification Fingerprinting) AFLP (Amplified Fragment Length Polymorphism) SCAR (Sequence Characterized Amplified Region) SSRs (Simple Sequence Repeats) RGAs (Resistance Gene Analogs) STMS (Sequence Tag Microsatelite Markers) ESTs (Expressed Sequence Tags) Marcadores & Possibilidades para o Melhoramento Marcadores em Fase de Seleção (parentais e parte da progênie F2)

14 Genoma Expresso Estratégia No 1 ESTs Expressed Sequence Tags
V. unguiculata & V. unguiculata 2 Característica A Característica B Tecido Escolhido  Situações I II III Seqüenciamento ESTs Bioinformática Genes Expressos em I Genes Expressos em III Genes Expressos em II

15 Bibliotecas Planejadas ESTs Expressed Sequence Tags
BIÓTIC O ABIÓTIC Caráter Biblioteca Tecido Seqüências Total Mosaico Dourado Resistente / inoculado Resistente / não inoculado Sensível / inoculado Folhas jovens 3 x 5.000 15.000 Mosaico Severo Salinidade (Hidroponia) Tolerante / com NaCl Tolerante / sem NaCl Sensível / com NaCl Raiz Seca (solo salino) Tolerante / solo com deficiência hídrica Tolerante / solo sem dificiência hídrica Sensível / solo com deficiência hídrica Planta toda 3 x 30.000 65.000

16 Genoma Expresso Estratégia No 2
SAGE Serial Analysis of Gene Expression V. unguiculata & V. unguiculata 2 Característica A Característica B Tecido Escolhido  Situações I II III Bibliotecas de ESTs pré-existentes Segmento parcial do RNAm concatenado é seqüenciado Seqüenciamento Tags Bioinformática Genes Expressos em I Genes Expressos em III Genes Expressos em II

17 Serial Analysis of Gene Expression
Genoma Expresso SAGE Serial Analysis of Gene Expression O Método Supersage EcoP15I Comparação com EST

18 Bibliotecas Planejadas SAGE Estresse Abiótico (Salinidade)
Cultivar Tratamento (200 mM NaCl) 2,5 h 8 h Resistente com NaCl sem NaCl Sensível

19 Bibliotecas Planejadas SAGE
Estresse Biótico (Viroses) Mosaico Severo do Caupi (CPSMV, Cowpea Severe Mosaic Vírus) Mosaicos de Potyvirus (CABMV, Cowpea Aphid-Borne Mosaic Virus e BICMV, Blackeye Cowpea Mosaic Virus) Genótipo/tempo 30, 60, 90 min. 7h 18h Resistente 1: inoculado 2: inoculado 3: Inoculado Resistente controle 4: Apenas injuriado, não inoculado 5: Apenas injuriado, 6: Apenas injuriado, Susceptível 7: inoculado 8: inoculado 9: Inoculado Controle não injuriado 10: Sem injúria, sem inoculação

20 Andamento das Atividades
Recursos Disponíveis fim de Maio/2005 Marcadores Moleculares SAGE Mapeamento Genético Genoma Expresso EST Mapeamento & Análise de Ligação Expressão Protéica Interação Complementaridade Cultivo “In Vitro” & Regeneração Pipeline Transformação Genética Bioinformática Transformação Genética Data Mining

21 Plataforma para Submissão de Seqüências (Pipeline):
Bioinformática Plataforma para Submissão de Seqüências (Pipeline): Bolsista de pós-doutorado - Bolsa DCR CNPq/FACEPE Início da montagem dos scripts das rotinas de bioinformática necessários para a montagem da plataforma de pipeline do projeto Apoio & Pontos de Partida: - Plataforma do SUCEST (Prof. Arruda/USP) Plataformas FOREST e BEST (Prof. Aranha/USP-ESALQ) Convênio com LNCC (Plataforma Sabiá).

22 Projeto Vigna Renorbio & Rede NordEST
Treinamento de Pessoal Nível PG em Genética ou PG em Ciencias Biológicas Recife PG em Bioquímica Fortaleza Outras PGs da Rede Doutorado 3 7 - Mestrado 2 Iniciação Científica 6 8 18 Treinamento Técnico Pós-Doutorado 1 54 alunos de Graduação e PG Recursos para Bolsas

23 Atividades de Integração e Treinamento da Rede NordEST
Curso 1: Mapeamento Físico e Genético em Vegetais Período de 15 a 29 de maio/2005 13 alunos, sendo dois membros da rede NordEST: Financiamento pelo CNPq/CBAB Nome UF Instituição Regina Lucia Ferreira Gomes PI Universidade Federal do Piauí, Depto. de Biologia Teresa Cristina S. L. Grisi PB Universidade Federal da Paraíba - João Pessoa, Lab. Biol. Molecular Curso 2: Técnicas Moleculares, Bioinformática e Mapeamento Aplicadas ao Melhoramento de Plantas Período: 18 e 30/setembro/2005 17 alunos (Mercosul) quatro membros da rede NordEST: Nome UF Instituição Ângela Celis de Almeida Lopes PI Universidade Federal do Piauí, Departamento de Biologia Cândida Hermínia C. de Magalhães Bertini CE Universidade Federal do Ceará, Depto. de Botânica Luiz Ronaldo Nali PE Universidade Federal de Pernambuco, Departamento de Genética Maurisrael de Moura Rocha Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária, CPAMN Prof. Dr. Luiz Eduardo Camargo Aranha (USP-ESALQ) Tercílio Calsa Júnior (CENA-USP)

24 Obrigada! Homepage do Programa