Teses e Dissertações
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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 Characterization of LTR-retrotransposons on Hemileia vastatrix genome(Universidade Federal de Viçosa, 2017-03-31) Rocha, Rafaela Leite Prado; Sakiyama, Ney SussumuO Brasil é o maior produtor e exportador de café do mundo. O país, como o resto das regiões produtoras de café, sofre com a doença da ferrugem do cafeeiro. A ferrugem é causada pelo fungo biotrófico Hemileia vastatrix. Esta doença pode levar a quedas drásticas na produtividade quando não controlada. Esse patógeno apresenta altos níveis de variabilidade genética, o que resulta em aparecimento de novas raças fisiológicas e, consequentemente, a suplantação da resistência de variedades de café obtidas pelos programas de melhoramento genético. O mecanismo que causa essa variabilidade ainda não é conhecido, uma vez que o fungo tem reprodução assexuada e o estádio sexual não foi observado na natureza. Tem sido relatado que os genomas das ferrugens apresentam alta porcentagem de elementos repetitivos, incluido os elementos transponíveis (ET). Como a atividade de ET tem sido sugerida como uma fonte importante de geração de variabilidade, existe a possibilidade de que os ETs sejam um dos responsáveis pela grande variabilidade genética encontrada em H. vastatrix. Portanto, este estudo teve como objetivo identificar a presença, a frequência e a localização de LTR retrotransposons no genoma de H. vastatrix, bem como verificar a relação entre LTR retrotransposons e a variabilidade encontrada nesse patógeno. Foram identificados no genoma analisado 6.516 genes codificadores de proteínas e 1.109 retrotransposons do tipo LTR completos. Dos genes codificadores de proteínas, 65 estavam próximos de retrotransposons do tipo LTR. Observou-se que os retrotransposons LTR geralmente se inserem a 5.000 pb de um gene codificador de proteínas no genoma desse patógeno. Os resultados encontrados demonstraram que retrotransposons LTR inserem-se em regiões conservadas ricas em AT. Assim, os dados sugerem que a inserção dos retrotransposons LTR em H. vastatrix podem se direcionar com base na composição nucleotídica de uma região. Além disso, foram identificados retrotransposons próximos de regiões codificadoras, o que poderia contribuir para modulação da expressão gênica e, consequentente, afetar a variabilidade do patógeno.Item Mapa genético integrado e seleção genômica ampla visando resistência de Coffea arabica L. à ferrugem(Universidade Federal de Viçosa, 2013-12-04) Pestana, Kátia Nogueira; Sakiyama, Ney SussumuA obtenção de cultivares de cafeeiros resistentes e produtivos, assim como de informações detalhadas sobre o genoma dessa espécie, demanda uso de ferramentas de análise genética refinada. Por isso, a identificação de marcadores moleculares associados a genes de resistência à ferrugem em mapa genético de ligação tem sido estratégia proposta para incorporar a Seleção Assistida por Marcadores no melhoramento de Coffea arabica. Neste trabalho, foi caracterizada a herança da resistência do Híbrido de Timor UFV 443-03 às raças I e II e ao patótipo 001 de Hemileia vastatrix, assim como localizados em mapa genético de ligação parcial do cafeeiro os genes/QTLs identificados. O mapa genético construído foi integrado em outro mapa parcial pré-existente visando obter um mapa saturado, de referência para a espécie. Nesse mapa, composto por 191 marcadores, cobrindo 1.421,32 cM do genoma, foram identificados dois QTLs associados à raça II de H. vastatrix. Esses marcadores moleculares associados aos QTLs identificados podem ser utilizados para seleção de cafeeiros resistentes à ferrugem. Além dessa estratégia de melhoramento molecular, foi também proposta a seleção genômica com o objetivo de predizer a performance fenotípica dos indivíduos e identificar marcadores moleculares associados à característica de resistência à ferrugem. Neste estudo foram utilizados 245 indivíduos F2, resultantes do cruzamento da cv suscetível Catuaí Amarelo IAC 64 (UFV 2148-57) e da fonte de resistência Híbrido de Timor UFV 443-03, genotipados com 137 marcadores moleculares (74 AFLP, 58 SSR, 4 RAPD e 1 primer-específico). As estimativas dos parâmetros genéticos foram obtidas via BLASSO. A capacidade preditiva (CP) foi medida utilizando todos os indivíduos da população como população de treinamento e validação. Além disso, a população foi dividida aleatoriamente em 200 indivíduos para treinamento e 45 indivíduos para validação. No primeiro caso, a maior CP preditiva foi para o patótipo 001 (0,78) e, no segundo caso, para a raça I (0,49). Quando se utilizaram apenas os marcadores de maiores efeitos para cada isolado, a maior CP na população de validação foi para o patótipo 001 (0,49). Ainda foi possível observar que as herdabilidades estimadas por meio dos marcadores moleculares para a resistência aos três isolados foram inferiores às obtidas a partir de dados fenotípicos. Isso demonstra maior predição dos valores genômicos dos indivíduos na seleção genômica em comparação com a fenotípica. A maioria dos marcadores identificados associados aos QTLs no mapa genético de ligação foi também identificada pela GWS, confirmando a acurácia da metodologia utilizada. Além disso, a GWS permitiu predizer, com sucesso, os valores genômicos dos indivíduos.