Biblioteca do Café
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Item Gene regulatory networks: co-expression modules of protein coding genes and small RNAS governing essential biological processes in Coffea arabica L.(Universidade Federal de Lavras, 2023-01-30) Ribeiro, Thales Henrique Cherubino; Chalfun Junior, Antonio; Meyers, Blake C.; Oliveira, Raphael Ricon deCoffee plants are the source of one of the most world-wide traded commodities. From harvesting, though processing to commercializing the coffee bean moves an international market that supports the livelihood of millions. The progressing understanding of how plants function at a cellular, molecular, and physiological level has enabled successive technological breakthroughs, this, in turn, has allowed a positive balance between the supply and demand for food. These successive breakthroughs of frontiers in agricultural knowledge are taking place along centuries of civilization. At this point, one of the most relevant frontiers of biology is at the molecular level. The understanding of how plants organize their physiological processes at the molecular level may be the way to finally balance agriculture with sustainable development. Advances in molecular biology are making this understanding possible by investigating how complex networks of regulatory elements coordinate the functioning of plants and other organisms. This thesis has the objective of contributing to the effort of revealing the functional dynamics of Coffea arabica metabolism using integrated biological data. From genome and transcriptome sequencing data of coffee samples, I was able to identify evolutionary phenomena such as gene balance, to predict and ascertain for the presence of metabolites, and to reveal multiple types of RNAs involved in control and/or developmental processes of flowering in Coffea arabica. Our discoveries regarding the organization and possible evolutionary trends of this genome can guide future works with the objective of maintaining the continuity of coffee.Item Transcriptoma de C. arabica L. revela diferenças na expressão de genes envolvidos na biossíntese da rafinose(Embrapa Café, 2019-10) Ivamoto-Suzuki, Suzana Tiemi; Reis Junior, Osvaldo; Domingues, Douglas Silva; Santos, Tiago Benedito dos; Oliveira, Fernanda Freitas de; Girotto, Larissa; Ariyoshi, Caroline; Pot, David; Leroy, Thierry; Vieira, Luiz Gonzaga Esteves; Carazzolle, Marcelo Falsarella; Pereira, Gonçalo Amarante Guimarães; Pereira, Luiz Filipe ProtasioCoffea arabica L. é uma cultura importante em vários países em desenvolvimento. Apesar de sua importância econômica, os dados do transcriptoma mínimo estão disponíveis para tecidos de frutas, especialmente o perisperma, onde vários compostos relacionados à qualidade do café são produzidos. Para compreender os aspectos moleculares relacionados ao desenvolvimento de frutos e grãos de café, relatamos uma análise transcriptoma em larga escala de folhas, flores e frutos. O sequenciamento da Illumina (RNA-seq) resultou em 41.881.572 sequências trimadas com alta qualidade. A montagem de novo gerou 65.364 unigenes com um comprimento médio de 1.264 pb. Um total de 24.548 unigenes foram anotados como genes codificadores de proteínas, dos quais 12.560 sequências eram completas para esta codificação (full lenghts). No processo de anotação, identificamos nove genes candidatos relacionados à biossíntese de oligossacarídeos da família da rafinose (RFOs). Estes açúcares conferem osmoproteção e são acumulados durante o desenvolvimento inicial dos frutos. Quatro genes dessa via tiveram o seu padrão transcricional validado pela reação em cadeia da polimerase via transcrição reversa quantitativa em tempo real (RT-qPCR). Este atlas transcriptômico de C. arabica fornece um importante passo para a identificação de genes candidatos relacionados a diversas vias metabólicas do café, especialmente aquelas relacionadas à composição química dos frutos e a qualidade da bebida. Nossos resultados são o ponto de partida para aumentar o conhecimento sobre as proteínas do café que são produzidas durante os estádios de floração e desenvolvimento inicial dos frutos.Item Expression of the CcDREB1D promoter in coffea arabica: functional genomics and transcriptome analysis(Universidade Federal de Lavras, 2017-04-20) Torres, Luana Ferreira; Diniz, Leandro Eugenio CardamoneA mudança climática está colocando um grande desafio para a produção mundial de café e uma das estratégias para superar esses problemas consiste na geração de culturas com maior tolerância à seca e outros estresses abióticos, através de abordagens biotecnológicas e avançadas técnicas de melhoramento molecular. Ao longo de sua evolução, as plantas desenvolveram uma série de mecanismos de tolerância ao estresse abiótico. No entanto, a ativação desses mecanismos varia dependendo da espécie da planta, que determina o seu nível de tolerância ao estresse. A elucidação da função dos genes de tolerância ao estresse e também do processo de defesa vegetal nestas condições é de fundamental importância para a obtenção de variedades agrícolas mais resistentes, o que consequentemente pode contribuir para a redução de perdas nas culturas em condições climáticas adversas. Estudos recentes resultaram na identificação de muitos genes candidatos em Coffea para tolerância à seca apresentando perfis de expressão diferencial contrastantes entre genótipos. Entre estes genes, os DREBs estão envolvidos na via de resposta ao estresse hídrico como os fatores de transcrição vegetais que regulam a expressão de muitos genes induzíveis por estresse e desempenham um papel crítico na melhoria da tolerância ao estresse abiótico das plantas através da interação com um cis –elemento (DRE/CRT) presente na região promotora de vários genes responsivos ao estresse abiótico. Entre outros DREBs, o gene CcDREB1D mostrou um aumento nos níveis de mRNA durante a aclimatação por estresse de seca. Isto indica uma regulação distinta para a expressão de genes homólogos nos dois genótipos e sugere que este gene pode contribuir para a diversidade observada entre genótipos. Atualmente, as estratégias de sequenciamento de alto desempenho do transcriptoma (RNA-Seq) permitem gerar um grande volume de dados, a baixo custo e em um curto período de tempo. Esta informação permite a realização de estudos de perfis transcripcionais e redes genéticas numa compreensão aprofundada de vários perfis de genes. Diante deste contexto, o capítulo 1 apresenta uma revisão de literatura englobando desde as características de origem e comerciais do café até o estudo de genes e seu transcriptoma. O Capítulo 2 compreendeu o estudo de três haplótipos do promotor CcDREB1D isolados de clones tolerantes e sensíveis à seca de C. canephora avaliando a capacidade do promotor para controlar a expressão do gene repórter uidA em resposta ao déficit hídrico. O Capítulo 3 compreendeu o estudo do haplótipo pHP16L isolado de C. canephora e sua participação na expressão do gene repórter uidA em resposta aos estresses de seca, altas e baixas temperaturas, alta intensidade luminosa e aplicação exógena de ABA, acompanhados de dados de RT-qPCR. O capítulo 4 compreendeu analisar as condições de expressão do haplótipo pHP16L do promotor DREB1D sob uma faixa representativa dos estresses abióticos mais comuns, utilizando a técnica de RNA-seq como ferramenta para entender o mecanismo de tolerância ao estresse das plantas e a expressão dos genes estresse induzido bem como dos genes DREBs, acompanhados de validação dos dados pela técnica RT-qPCR.Item Análise citológica e perfil de expressão gênica de Hemileia vastatrix (raça XXXIII) na interação com o cafeeiro(Universidade Federal de Viçosa, 2015-08-12) Lopes, Rejane do Livramento Freitas; Sakiyama, Ney SussumuA raça XXXIII de Hemileia vastatrix foi recentemente identificada no Brasil, infectando algumas cultivares resistentes à ferrugem do cafeeiro. Embora o processo infeccioso de H. vastatrix seja bem estudado, não existem informações acerca da interação de cafeeiros com esta raça do fungo. Diante disso, um dos objetivos deste trabalho foi avaliar o processo de colonização do fungo e as respostas de defesa da planta em genótipos de cafeeiro resistente (Híbrido de Timor – HDT CIFC 832/1) e suscetível (C. arabica cv. Caturra CIFC 19/1) infectados pela raça XXXIII. As primeiras respostas citológicas induzidas pelo fungo foram observadas particularmente nas células estomáticas de ambos os genótipos, às 17 horas após inoculação (hai), e corresponderam à morte celular e ao acúmulo de compostos fenólicos. No genótipo suscetível, o fungo foi capaz de colonizar os tecidos do hospedeiro e produziu um grande número de haustórios, culminando na esporulação cerca de 20 dias após a inoculação (dai). Ao contrário, no genótipo resistente, o crescimento do fungo foi impedido, com alta frequência no estádio pré-haustorial. Estas observações citológicas indicam que a resistência de HDT CIFC 832/1 à raça XXXIII de H. vastatrix é pré-haustorial, ao contrário da resistência pós-haustorial que é geralmente descrita para interações cafeeiro - H. vastatrix. Com base nesta análise, foram definidos os tempos mais adequados para o estudo de genes expressos ao longo do processo infeccioso. Embora o sequenciamento do transcriptoma tenha sido bastante utilizado em estudos de interação planta-patógeno, uma das maiores dificuldades consiste na separação dos transcritos provenientes da planta e do fungo, principalmente quando não existe genoma de referência. Por esta razão, foi realizado o sequenciamento e a montagem do transcriptoma de esporos hidratados e germinados da raça XXXIII de H. vastatrix. A montagem resultou em 32.882 contigs, a partir dos quais foi gerado um conjunto de 11.989 genes preditos. Plantas de C. arabica cv. Caturra Vermelho (CIFC 19/1) e Híbrido de Timor (CIFC 832/1) foram inoculadas com esporos frescos de H. vastatrix (raça XXXIII) para estabelecer uma interação compatível e incompatível, respectivamente. Como controle, foram utilizadas folhas não inoculadas. Nos tempos de coleta pré-definidos (12, 24, 96 horas e 17 dias após a inoculação), as folhas foram removidas e utilizadas para extração de RNA. O sequenciamento das dez bibliotecas de cDNA foi realizado na plataforma Illumina MiSeq, gerando um total de 206 milhões de reads. Após tratamento dos reads, foi realizado o mapeamento das bibliotecas da interação, utilizando como referência o transcriptoma de H. vastatrix previamente montado. Os dados obtidos mostraram que muitos genes de H. vastatrix são similares aos genes do cafeeiro, o que dificulta o estudo da expressão de genes na interação. Por outro lado, genes não conservados entre os dois organismos puderam ser avaliados quanto à sua expressão. Foi verificada a presença de muitos genes comuns às duas interações (compatível e incompatível), sendo que a grande maioria não apresentou expressão diferencial, principalmente nas fases iniciais do processo infeccioso. As maiores diferenças entre as interações foram encontradas aos 17 dai, consistindo principalmente de genes “no hit”, ou seja, genes que não apresentam similaridade com sequências dos bancos de dados de proteínas. Estas sequências podem corresponder a genes específicos de H. vastatrix. As informações geradas nesta pesquisa poderão auxiliar no melhor entendimento da interação entre H. vastatrix e o cafeeiro. O conhecimento dos genes expressos durante a infecção poderá auxiliar no entendimento dos mecanismos moleculares que levam à suplantação da resistência por novas raças do fungo.Item Transcriptoma de frutos de Coffea arabica L. ao longo do seu desenvolvimento inicial(Embrapa Café, 2013) Ivamoto, Suzana Tiemi; Reis Junior, Osvaldo; Carazzolle, Marcelo Falsarella; Domingues, Douglas Silva; Pereira, Luiz Filipe ProtasioNeste trabalho foi realizado o seqüenciamento de RNA em larga escala de 12 bibliotecas de Coffea arabica cv. IAPAR59: folha, flor, frutos ao longo do seu desenvolvimento e frutos tratados com o indutor de metabolismo secundário metiljasmonato. Foram gerados no total 84.798.835 sequências (Illumina, HiSeq2000), que foram montadas em 127.600 contigs com tamanho médio de 1264bp, dos quais 65480 foram considerados como variantes de splicing únicos (unigenes). Neste trabalho, reportamos a montagem de novo do transcriptoma realizada com as sequências destas bibliotecas e os dados preliminares de anotação funcional e categorização. Trata-se do primeiro trabalho de sequenciamento Illumina com frutos de cafeeiro, que pode trazer importantes informações sobre genes candidatos relacionados a produção de compostos-chave envolvidos na qualidade do café e maturação de frutos.