SPCB (05. : 2007 : Águas de Lindóia, SP) - Resumos Expandidos
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Item ESTs de Coffea arabica do tipo genes R classe 3 identificadas no CafEST(2007) Campos, Magnolia de Araujo; Silva, Flávia B.; Silva, Marilia S.; Albuquerque, Erika V.S.; Teixeira, Cristiane de Camargo; Mehta, Angela; Sá, Maria Fátima Grossi de; Embrapa - CaféCafé é uma importante commodity e um dos produtos agrícolas mais comercializados e consumidos no mundo. Por isso, o seqüenciamento em larga escala de seqüências expressas (ESTs) em órgãos de espécies de cafeeiro foi realizado e resultou na formação do banco de dados brasileiro do genoma funcional de café (CafEST). Apesar da produção e consumo de Coffea arabica corresponder à cerca de 70% do mercado de café, essa espécie é altamente susceptível a nematóides, pragas e patógenos. Portanto, há um crescente interesse de programas de melhoramento genético de cafeeiro em desenvolver variedades de C. arabica com resistência a esses agentes fitopatológicos. Inúmeros genes de resistência (genes R) já foram isolados de várias plantas e foram agrupados em classes de 1 a 6. Com o objetivo de elucidar se subclasses das 6 classes de genes R estão representadas nos genomas de espécies de café, uma estratégia de identificação de genes baseada em mineração de dados genômicos está sendo empregada para selecionar ESTs do banco CafEST que representem cada classe e subclasse já descrita. O presente trabalho relata a presença de um total de 293 ESTs relacionadas com genes R classe 3 (genes do tipo LRR/NBS/TIR) no genoma de C. arabica, as quais foram identificadas dentro do banco CafEST por homologia no BLAST. Dentre essas seqüências, 101 representam a subclasse RPP4 e foram agrupadas em 56 clusters. Adicionalmente, 93 ESTs representando a subclasse RPP5 foram encontradas e agrupadas em 46 clusters. Finalmente, as últimas 99 ESTs encontrados representam a subclasse RPS4 e foram agrupadas em 54 clusters. No entanto, nenhuma EST foi encontrada representando as outras subclasses de genes R classe 3 (L, M, N, P e RPP1) no banco CafEST com base nos critérios empregados. A estratégia usada para selecionar ESTs de C. arabica que potencialmente codificam genes R classe 3 dentro do CafEST permitiu a identificação de vários prováveis genes.Item Exploração do banco de dados CafEST em busca de prováveis genes de Coffea arabica envolvidos na biossíntese de fenilpropanóides(2007) Campos, Magnolia de Araujo; Medeiros, Fernanda C.L.; Pereira, Lívia M.; Resende, Mário Lúcio Vilela de; Silva, Marilia S.; Mehta, Angela; Sá, Maria Fátima Grossi de; Embrapa - CaféCompostos naturais denominados fenilpropanóides apresentam funções na defesa vegetal, desempenhando papéis tanto na defesa pré-existente quanto na defesa induzida local e sistêmica em resposta ao ataque de patógenos. Prováveis genes que codificam para cada uma das 21 enzimas-chave envolvidas na biossíntese de fenilpropanóides em C. arabica foram identificados dentro do banco de dados brasileiro de genoma funcional de café (CafEST). De um total de 3559 ESTs selecionadas , 101 ESTs provavelmente representam a classe fenilalanina-amônia-liase (PAL). PAL catalisa a reação de desaminação de fenilalanina para gerar ácido cinâmico, dando início à rota dos fenilpropanoides. Os maiores números de ESTs, 521 e 490, foram encontrados representando as classes das enzimas cinamato 4-hidroxilase (C4H) e isoflavona O-metil-transferase (IOMT), respectivamente. Os menores números de ESTs encontrados, 21 e 36, representam as classes das enzimas chalcona isomerase (CHI) and cafeoil coenzima A O-metil-transferase (CCOMT). Análise detalhada dos 11 clusters de ESTs do tipo PAL revelou que seqüências de aminoácidos deduzidas compartilham alta similaridade (84-100%) com proteínas PAL isoladas das plantas Coffea canephora, Ipomoea nil, Catharanthus roseus, Jatropha curcas e Ulmus pumila. Além disso, a presença de uma possível ORF completa foi revelada. Ainda foi possível observar que das 101 ESTs identificadas para a classe PAL, 38 foram expressas em folhas de C. arabica sob diferentes condições, sendo a maioria encontrada em folhas de ramos plagiotrópicas de plantas adultas não tratadas com Bion. As ESTs do tipo PAL expressas em folhas estão presentes em 5 dos 6 contigs e em 2 singlets. A análise de ‘neighbour-joining’ gerou um filograma que agrupou cinco seqüências oriundas de contigs do tipo PAL de C. arabica em dois grupos maiores. A presença de possíveis membros de todas as enzimas-chave envolvidas na biossíntese de fenilpropanóides no genoma de C. arabica ainda não tinha sido relatada. Os prováveis genes identificados neste trabalho são candidatos para análises in silico e experimentais sobre o perfil de expressão. A elucidação da via de biossíntese de fenilpropanóides no metabolismo de café pode gerar impactos sobre o desfecho da resistência a doenças nesta cultura economicamente importante, levando a ganhos positivos sobre o agronegócio cafeeiro.Item Identificação de prováveis genes R classe 2 análogos ao gene Mi de tomate no banco brasileiro de ESTs genoma funcional do café (CafEST)(2007) Teixeira, Cristiane de Camargo; Albuquerque, Erika V.S.; Silva, Marilia S.; Martins, Natália F.; Mehta, Angela; Sá, Maria Fátima Grossi de; Campos, Magnolia de Araujo; Embrapa - CaféA cultura do café impõe um constante desafio aos produtores, devido ao grande número de problemas de doenças e pragas que ocorrem durante praticamente todo o ciclo. Apesar de ser um produto agrícola comercial tradicional da economia brasileira, as cultivares apresentam alta susceptibilidade a pragas e doenças. Esses problemas fitossanitários têm aumentado os danos à cultura e a contaminação ambiental. Portanto, grandes esforços têm sido realizados por diferentes equipes de melhoristas no sentido de obtenção de cultivares de café que combinem alto rendimento com resistência a estresses bióticos e abióticos e boa qualidade de bebida. O desenvolvimento de cultivares melhoradas é um desafio para aumentar a sustentabilidade do agronegócio café. Genes de resistência (R) tem sido isolados em várias espécies de plantas, sendo que a grande maioria destes genes R possuem o domínio NBS (Nucleotide binding site). Os genes R que possuem esse domínio estão classificados como pertencentes a classe 2 de genes R. Utilizamos para rastrear seqüências no Banco Brasileiro de ESTs Genoma Funcional de Café (CafEST) a seqüência do gene de resistência Mi do tomate, por ser uma seqüência bem descrita e conhecida, e também pelo fato do tomate pertencer a uma família próxima a família do café. As seqüências isoladas do CafEST foram agrupadas formando contigs (duas ou mais seqüências homólogas) e seqüências únicas (singlets). As seqüências consenso dos contigs foram blastadas contra o banco de dados NCBI para confirmar a homologia com genes R já descritos e para encontrar as fases abertas de leitura (ORFs - Open Reading Frame) e possíveis domínios conservados. As seqüências de aminoácido das ORFs foram analisadas e alinhadas, e um filograma foi gerado. O filograma gerado indica a existência de várias seqüências no CafEST homólogas a genes de resistência e também homólogas ao gene de resistência Mi do tomate. Esta análise confirma a eficiência de buscar seqüências homólogas a genes de resistência utilizando-se seqüências ancoras de genes conhecidos, auxiliando o desenvolvimento de marcadores moleculares para seleção assistida por marcadores, mapeamento genético e isolamento de genes de resistência no café.Item Análise in silico dos ESTs isolados de Coffea arabica infestada com Meloidogyne paranaensis(2007) Albuquerque, Erika V.S.; Silva, Marilia S.; Teixeira, Cristiane de Camargo; Campos, Magnolia de Araujo; Sá, Maria Fátima Grossi de; Silva, Felipe R. da; Embrapa - CaféO ataque dos nematóides constitui grande problema fitossanitário para a cultura do café pelos grandes prejuízos que causam e pela dificuldade de controle. Entretanto, é difícil o melhoramento de C. arabica para a introgressão de fontes de resistência caracterizadas em C. canephora. A base do conhecimento da genética funcional do cafeeiro recebeu grande aporte de informações pela implementação do Projeto Genoma Café Brasileiro (CafEST), cujo banco de dados reuniu seqüências expressas em diferentes tecidos e tratamentos em C. arabica, C. canephora e C. racemosa . Foram gerados mais de 30 mil unigenes, a partir de 154770 reads presentes nas bibliotecas do CafEST. Entretanto, apenas 6483 reads são oriundos de raiz, sendo que a maior parte destes (76%) provém de uma biblioteca de estresse abiótico. Apenas 302 reads, que na sua maioria são singlets, correspondem à biblioteca desafiada com nematóide (NS1), em uma condição de interação compatível com cafeeiro suscetível. Neste trabalho foram feitas análises da biblioteca NS1 no contexto do CafEST com o auxílio das ferramentas desenvolvidas no Laboratório de Bioinformática da Embrapa Recursos Genéticos e Biotecnologia. A busca por seqüências específicas de NS1 gerou uma lista de 60 clusters (2 contigs e 58 singlets), que foram categorizados de acordo a similaridade com o banco de dados não redundante do National Center for Biotechnology Information (NCBI). Os resultados de BlastX indicaram que metade dos clusters não está presente no banco (no hits), 40% tem origem vegetal e 10% são de microrganismos ou animais. A comparação da biblioteca NS1 com o restante das bibliotecas do CafEST, assim como com duas outras bibliotecas de raiz induzidas por estresse abiótico (bion e alumínio) demonstrou não haver expressão significativamente diferente pelo teste de Fisher. Como a biblioteca NS1 possui alto índice de novidade (94.7%) e pequeno agrupamento dos reads, pudemos inferir que mais bibliotecas de raiz em situações contrastantes devam ser geradas, principalmente de genótipos de café resistente e suscetível aos nematóides. Apesar das limitações da biblioteca, foram encontradas seqüências compatíveis ao estresse aplicado. O entendimento da relação com os patógenos e dos mecanismos da resistência do cafeeiro são ainda bastante incipientes, especialmente em relação aos nematóides. Assim, este estudo faz parte da proposta de alguns projetos em execução que utilizam técnicas moleculares como abordagem da interação entre o Meloydogine e o cafeeiro. Com o entendimento dos mecanismos de resposta da planta envolvidos nesta interação, serão isoladas seqüências que possam ser utilizadas para o melhoramento de cultivares e possibilitar a conseqüente obtenção de plantas resistentes.Item Expressão de fatores de transcrição tipo WRKY no banco genoma funcional de café (Coffea sp.)(2007) Cordeiro, Maria Cristina R.; Silva, Marilia S.; Martins, Natália F.; Sá, Maria Fátima Grossi de; Embrapa - CaféA expressão de genes relacionados a fatores de transcrição tipo wrky no genoma funcional do café foi avaliada. Foram observadas 227 reads relacionadas com proteínas WRKY no Coffea arabica, 205 reads no Coffea canephora e 10 reads no Coffea racemosa. Dentre as seqüências que apresentaram homologia com proteínas WRKY encontram-se seqüências de proteínas que apresentam o domínio NBS-LRR em sua estrutura assim como proteínas relacionadas a genes de resistência de espécies diferentes. As seqüências obtidas estão relacionadas a diferentes situações fisiológicas em especial desenvolvimento, estresse biótico e abiótico.Item Análise in silico de genes de defesa do café expressos em ramos infectados por Xylella fastidiosa(2007) Rabello, Fernanda R.; Carazolle, Marcelo F.; Martins, Natália F.; Campos, Magnolia de Araujo; Silva, Marilia S.; Silva, Alba Chiesse da; Mehta, Angela; Embrapa - CaféUm dos problemas que afetam a cultura do café é o depauperamento da folha do cafeeiro ("Coffee Leaf Scorch" - CLS), causado pela bactéria Xylella fastidiosa. Esta bactéria forma agregados no xilema da planta, impossibilitando a passagem de água e nutrientes. Em virtude da importância econômica da cultura do café para o Brasil e das perdas causadas por X. fastidiosa, uma biblioteca de cDNA (RX1) foi construída utilizando ramos de cafeeiro infectados com esta bactéria e os ESTs ("Expressed sequence tags") foram incluídos no banco de dados do CafEST (Genoma Funcional de Café). Com o objetivo de identificar genes potencialmente envolvidos nos processos de defesa de cafeeiro infectado com X. fastidiosa, foi realizada uma análise in silico dos ESTs de RX1. Foi analisado um total de 7502 seqüências, que foram agrupadas em 5483 clusters. A análise global baseada em ontologia de função molecular desses clusters revelou que a maior parte dos genes (cerca de 70%) está envolvida com metabolismo e processos fisiológicos celulares. Aproximadamente 1% dos ESTs está envolvido com estresse biótico e 2% com estresse abiótico. Foram encontrados ainda genes relacionados com a resposta a estímulos externos e ao estresse, diferenciação celular, entre outras funções. Dos 5483 clusters da biblioteca RX1, 2254 representam possivelmente genes únicos, pois não foram encontrados nas outras 37 bibliotecas do CafEST, construídas a partir de diferentes tecidos e condições biológicas. Muitos destes genes estão classicamente envolvidos com os processos de defesa da planta, incluindo aqueles que codificam para oxidases, peroxidases, lipoxigenases, proteínas de resistência, entre outros.Item Análise in silico de genes potencialmente envolvidos na reação de hipersensibilidade em Coffea arabica(2007) Sato, Juliana H.; Silva, Marilia S.; Campos, Magnolia de Araujo; Sá, Maria Fátima Grossi de; Mehta, Angela; Embrapa - CaféA reação de hipersensibilidade (HR) é uma das principais estratégias de defesa da planta tanto contra estresses bióticos quanto abióticos. A HR é geneticamente determinada e envolve a morte programada da célula vegetal infectada ou sob estresse abiótico para conseqüente contenção física de patógenos ou de efeitos negativos de condições ambientais adversas. A célula vegetal que codifica genes relacionado a HR, quando sensibilizada por estresses bióticos ou abióticos, ativa genes produzindo enzimas que participam da HR, tais como a lipoxigenase e a caspase. As caspases participam como chave para o desencadeamento da morte programada da célula vegetal, enquanto o metabolismo da lipoxigenase conduz à formação de moléculas regulatórias e importantes produtos associados ao sabor e aroma das plantas. A análise desses genes no Banco Genoma Funcional do Café (CafEST) revelou várias seqüências expressas relacionadas a caspases e lipoxigenases em diferentes tecidos sob condições de estresse tais como ataques de patógenos e déficit hídrico. Estes genes foram caracterizados in silico e analisados através da construção de uma árvore filogenética.Item Análise in silico de aquaporinas potencialmente envolvidas com o estresse hídrico nas interações café- e citros-Xylella fastidiosa(2007) Rabello, Fernanda R.; Carazolle, Marcelo F.; Martins, Natália F.; Campos, Magnolia de Araujo; Silva, Marilia S.; Silva, Alba Chiesse da; Souza, Alessandra A. de; Amaral, Alexandre M. do; Mehta, Angela; Embrapa - CaféNo Brasil, um dos importantes problemas enfrentados por produtores de café e citros envolve os danos causados pela bactéria Xylella fastidiosa. Esta bactéria causa o entupimento dos vasos do xilema e impede a passagem de água e nutrientes, o que causa uma condição biológica de estresse hídrico. Os genomas de citros e café têm sido investigados funcionalmente e várias seqüências expressas (ESTs) foram identificadas a partir de diversas condições biológicas. Bibliotecas de EST utilizando folhas e ramos infectados com X. fastidiosa foram construídas em citros e café, respectivamente. A análise in silico das ESTs nesses tecidos revelou genes comuns expressos em ambas as culturas. Alguns destes genes codificam para proteínas relacionados com a resposta de estresse hídrico, incluindo a aquaporina, a "drought-induced protein Di19-like protein DIP" e a "fiber protein Fb2". Estes genes foram analisados neste estudo.Item Identificação de prováveis genes R classe 1 e 2 de Coffea arabica no Banco Brasileiro Genoma Funcional de Café (CafEST)(2007) Silva, Marilia S.; Albuquerque, Erika V.S.; Teixeira, Cristiane de Camargo; Campos, Magnolia de Araujo; Mehta, Angela; Martins, Natália F.; Sá, Maria Fátima Grossi de; Embrapa - CaféO café é um produto agrícola tradicional da economia brasileira que representa 2,4% do valor total das exportações e gera cerca de 8 milhões de empregos. O Brasil produz aproximadamente 40% do café comercializado no mercado internacional, além de ser o segundo maior consumidor mundial desse produto, particularmente da espécie Coffea arabica. Apesar da produção e consumo de C. arabica corresponder à cerca de 70% do mercado de café, essa espécie é altamente susceptível a nematóides, pragas e doenças. Portanto, há um crescente interesse de programas de melhoramento genético de cafeeiro em desenvolver variedades de C. arabica com resistência a nematóides, pragas e doenças. Um grande número de genes de resistência (genes R) de plantas já foi isolado e classificado em seis grupos denominados classe 1- classe 6. A maioria dos genes R conhecidos pertence à classe 2 e codifica proteínas que contêm os seguintes domínios em sua sequência: nucleotide binding site (NBS), leucine-rich repeat (LRR) e, no N-terminal, um domínio leucine-zipper (LZ) ou outra sequência coiled-coil (CC). A classe 1 compreende genes R homólogos ao membro tipo dessa classe, que é o gene R denominado pto, o qual codifica uma proteína que apresenta o domínio catalítico de serina/treonina quinase e regiões de miristilação em sua porção N-terminal. Seqüências aminoacídicas bem descritas correspondentes a genes R das classes 1 e 2 foram usadas para rastrear o Banco Brasileiro Genoma Funcional de Café (CafEST) por sequências de ESTs homólogas de genes R classes 1 e 2 em C. arabica. Os ESTs selecionados nessa busca foram agrupados em clusters (contigs ou singlets), os quais foram subseqüentemente analisados quanto a homologias com genes R disponíveis em banco de dados públicos. Alinhamentos múltiplos entre seqüências de aminoácidos deduzidas a partir das seqüências consensos dos contigs do tipo genes R do CafEST e seqüências homólogas foram usados para gerar filogramas. Os filogramas gerados indicam ambas as classes 1 e 2 de prováveis genes R de C. arabica estão consideravelmente representadas no CafEST, um vez que alto número total de ESTs foi recuperado quando do rastreio desse banco, ou seja, 525 ESTs homólogos a genes R classe 1, agrupados em 262 clusters (118 contigs e 144 singlets), e 449 ESTs homólogos a genes R classe 2 agrupados em 190 clusters (82 contigs e 108 singlets), perfazendo um total de 973 ESTs e 452 clusters (200 contigs e 252 singlets). Ademais, os filogramas mostram que as seqüências de aminoácido deduzidas a partir de contigs de C. arabica do CafEST podem ser agrupadas em quatro grupos de prováveis genes R classe 1 e quatro grupos de prováveis genes R classe 2, além de mostrar que as seqüências desses contigs são consideravelmente homólogas às seqüências conhecidas de genes R usadas para rastrear o CafEST. Análises de domínios típicos de proteínas R estão em andamento e poderão adicionar novas informações a estes dados. Esse estudo vai auxiliar o futuro desenvolvimento de marcadores moleculares correlacionados com marcadores genéticos de resistência em cafeeiro e o futuro isolamento de sequências completas de genes R de C. arabica que poderão ser usados em transgenia de plantas.