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Resumo

Entre os mecanismos oriundos da interação bactéria-planta, a biossíntese bacteriana de ácido indol acético (AIA) exerce um papel fundamental na promoção do crescimento vegetal, afetando processos como a divisão e o elongamento celular, tropismo, dominância apical, senescência, florescimento e resposta a estresses. Diferentes vias metabólicas são utilizadas pelas bactérias para a biossíntese do AIA, sendo a via IPyA regulada principalmente pelo gene ipdC e que tem como precursor o aminoácido L-triptofano, a mais comumente descrita. Ainda assim, trabalhos relacionados a biossíntese bacteriana de AIA são incipientes. Nesse contexto, estudos a nível molecular acerca das vias metabólicas da síntese bacteriana do AIA e dos genes envolvidos nesse processo são preponderantes para compreender sua influência na interação bactéria-planta e modulação do crescimento vegetal. A linhagem Bacillus sp. RZ2MS9, isolada da rizosfera do guaranazeiro, vem apresentando satisfatória atividade na promoção de crescimento vegetal. O sequenciamento do seu genoma apontou a presença de uma vasta gama de genes relacionados a promoção e crescimento, com destaque para genes codificadores de auxinas. Assim, o presente projeto visa o estudo da influência e função do gene ipdC na biossíntese do AIA via L-triptofano (L-Trp) dependente pela rizobactéria promotora do crescimento em plantas (RPCP), Bacillus sp. linhagem RZ2MS9, e na modulação do crescimento vegetal. Para tanto, será realizado o nocaute desse gene por meio da técnica de CRISPR-Cas9. As linhagens RZ2MS9 selvagem (wt) e com o gene ipdC nocauteado (”ipdC), serão avaliadas quanto à biossíntese de AIA a partir do L-triptofano pela via metabólica IPyA utilizando cromatografia líquida acoplada a espectrometria de massas (LC-MS). Além disso, bioensaios de promoção do crescimento vegetal e modulação da arquitetura radicular pela rizobactéria nas plantas-modelo, Solanum lycopersicum cv. Micro-Tom e seu mutante defectivo para receptores de AIA ”dgt, serão realizados para a elucidar e caracterizar fisiologicamente nas plantas o papel do AIA bacteriano. Certamente, esses estudos possibilitam o melhor entendimento do papel da biossíntese bacteriana de AIA L-Trp dependente pela RPCP RZ2MS9 na promoção do crescimento vegetal, visando a obtenção de respostas mais eficientes na sua aplicação biotecnológica como bioinoculante em culturas agrícolas. (AU)

Resumo

A otimização do manejo da adubação nitrogenada com fornecimento do nitrogênio (N) no período de maior demanda pelas plantas é uma estratégia para maximizar a produtividade e a qualidade de tubérculos na cultura da batata (Solanum tuberosum L.). Dessa forma, objetiva-se com este trabalho avaliar a produtividade e a qualidade físico-química e nutricional dos tubérculos das cultivares de batata Ágata e Markies submetidas a diferentes formas de manejo da adubação nitrogenada tradicional combinada com a aplicação de doses de N na fase de enchimento de tubérculos. Serão conduzidos dois experimentos, um com a cultivar Ágata e outro com a Markies, durante dois anos consecutivos na safra de inverno. O delineamento experimental adotado em ambos os experimentos será em blocos ao acaso com esquema fatorial 4 x 4, com quatro repetições. As formas de manejo da adubação nitrogenada tradicional serão: M1 = 160 kg ha-1 de N no plantio; M2 = 80 kg ha-1 de N no plantio; M3 = 40 kg ha-1 de N no plantio e 120 kg ha-1 de N na amontoa (20-25 dias após o plantio - DAP); M4 = 80 kg ha-1 de N no plantio e 80 kg ha-1 de N na amontoa, combinadas com as doses de 0, 20, 40 e 80 kg ha-1 de N aplicadas na fase de enchimento dos tubérculos (entre 50 e 55 DAP). Nos dois experimentos serão avaliadas características fitotécnicas da cultura, eficiência de uso de N absorvido para produção de biomassa e de tubérculos, eficiência de recuperação do N aplicado e atributos físico-químicos e nutricionais dos tubérculos. Os dados obtidos serão submetidos a análise de variância separadamente por experimento. As médias das formas de manejo da adubação nitrogenada tradicional serão comparadas pelo teste LSD (pd0,05), enquanto as doses de N aplicadas na fase de enchimento de tubérculos serão submetidas a análise de regressão (pd0,05). (AU)

Resumo

As plantas emitem sinais a fim de acionar respostas de defesa ao estresse sofrido pela baixa radiação solar (sombreamento), que pode ser causado pela presença de outras plantas. Como o hormônio ácido jasmônico (AJ) participa da defesa das plantas e é regulado pelos fitocromos, receptores de radiação, é provável que ele colabore para superar o sombreamento. O objetivo geral deste trabalho é avaliar a participação do AJ nas respostas do tomateiro (Solanum lycopersicum L.) ao sombreamento. Na primeira etapa, o híbrido Heinz 9553 será cultivado sob sombreamento artificial e ambiente sem cobertura, e será aplicado metil-jasmonato (MeJA - 0; 0,15; 0,25 e 0,50 mM) e ibuprofeno (IBU - 0; 1,25; 2,5 e 5,0 mM) aos 7, 14, 21 e 28 dias após o transplante das plantas. Serão realizadas análises de crescimento (massa seca e comprimento de raiz e parte aérea, diâmetro e área foliar), bioquímicas (teor de clorofilas, carotenoides e antocianinas) e de trocas gasosas. Com as plantas controle serão analisados o AJ e a proteína jasmonato zim-domain (JAZ). A segunda etapa consistirá em realizar os mesmos procedimentos com os produtos MeJA e IBU na cultivar Micro-Tom e seu mutante insensível ao AJ (jai1). A terceira etapa consistirá em manter o tomateiro H9553 sob sombreamento promovido pela planta daninha Amaranthus viridis L. (caruru-de-mancha). Será estudada a competição sob diferentes densidades de A. viridis, sendo aplicado o MeJA no tomateiro na melhor concentração e época de aplicação observados nos demais experimentos. (AU)

Resumo

Câncer de bexiga (CB) é o câncer mais comum do trato urinário com estimativa de 401.000 novos casos diagnosticados anualmente em todo o mundo. As principais terapias atuais de CB têm baixa eficácia, alta taxa de recorrência e apresentam vários efeitos colaterais. Os glicoalcalóides (GAs) (solamargina e solasonina) são metabolitos secundários encontrados em altas concentrações nos frutos de Solanum lycocarpum e a literatura relata seus potenciais efeitos citotóxicos contra diferentes linhagens de células tumorais. Nossos testes preliminares com glicoalcalóides livres e encapsulados em nanopartículas poliméricas mostraram atividade citotóxica contra células de câncer de bexiga (RT4) por meio de apoptose e inibição de suas do ciclo celular em fase G2 / M. Até o momento, a literatura nao reporta que esses GAs foram testados contra as células de câncer de bexiga. Portanto, é interessante explorar os mecanismos pelos quais esses compostos livres ou encapsulados em nanopartículas exercem seu efeito citotóxico e identificar a sinalização molecular envolvida em suas atividades. Nossas investigações no estágio de pesquisa no exterior incluirão a identificação de marcadores das vias de apoptose e angiogênese em células de câncer de bexiga (RT4). Outro objetivo é adicionar um fluoróforo ao polímero poli ácido láctico (PLA) de modo a obter nanopartículas fluorescentes. Com essas nanopartículas, poderemos realizar outras análises, como uptake e microscopia confocal. Uma vez que os GAs são relatados como compostos citotóxicos para células cancerosas, também propomos a triagem de sua citotoxicidade (forma livre e encapsulada) em diferentes modelos de cultura 3D usando células de câncer de bexiga e outras linhagens de células cancerígenas. Esses estudos poderão auxiliar a compreensão da ação dos GAs no câncer de bexiga, além de proporcionar a aluna uma ótima experiência em plataformas 3D, aprimorando o conhecimento e expandindo, posteriormente, a linha de pesquisa de nosso grupo no Brasil. (AU)

Resumo

O nitrogênio (N) é exigido em grande quantidade pela cultura da batata e a resposta da batateira à adubação nitrogenada é depende de diversos fatores. A aplicação de doses insuficientes ou demasiadamente elevadas de N pode reduzir a produtividade e a qualidade dos tubérculos produzidos e representar prejuízos aos produtores e riscos ao ambiente, o que torna o manejo do N complicado. O uso conjunto de medidas em tempo real do estado de N na planta (como o índice de vegetação por diferença normalizada, conhecido como NDVI) com os teores de N-nitrato no pecíolo e N total no pecíolo e na folha pode ser valioso na tomada de decisão sobre a necessidade de fornecimento de N, especialmente na fase final do ciclo da cultura da batata, proporcionando maior eficiência no uso do N e evitando perdas do nutriente. Dessa forma, será realizado um experimento de campo durante a safra 2017 (como parte de um projeto maior, em desenvolvimento desde 2015), em Hancock, Wisconsin, EUA, com os objetivos de: a) determinar a dose ideal N para a cultura da batata, cultivar Goldrush; b) avaliar necessidade de N da cultivar Goldrush no final do ciclo; c) avaliar cinco métodos (teor de N-nitrato no pecíolo, teor de N total no pecíolo, teor de N total na folha, acúmulo de N planta inteira e leitura NDVI) de determinação do estado N na cultura da batata; d) avaliar o benefício do uso de colunas de mineralização in-situ para prever a liberação e a lixiviação de N no solo; e) estabelecer critérios para recomendações mais precisas de aplicações complementares de N para a cultura da batata, em situações em que estas serão economicamente mais vantajosas e, f) desenvolver metodologias/tecnologias que possam proporcionar maior eficiência no uso do N e evitar aplicações desnecessárias de fertilizantes na cultura da batata. Os resultados serão avaliados mediante análises de variância e de correlações, para a definição das melhores doses de N e métodos para a estimativa do estado de N na planta. (AU)

Resumo

O substancial aumento de produtividade durante a Revolução Verde pode ser atribuído a uma série de fatores, sendo a alteração na partição de biomassa entre órgãos vegetativos e reprodutivos, o principal determinante genético. Contudo, essa interpretação fisiológica dos componentes genéticos da produtividade ainda é pouco explorada no melhoramento. Durante o mestrado do proponente, foi determinado que genótipos de tomateiro (Solanum lycopersicum L) que exibem hábito de crescimento semi-determinado, o qual caracteriza-se por uma extensão do crescimento vegetativo, apresentam aumentos significativos na produtividade e teor de sólidos solúveis totais, bem como, na eficiência do uso da água (EUA), que reflete à relação entre a produção de biomassa e/ou do produto de interesse comercial e a quantidade de água transpirada pelas plantas. Logo, nossa hipótese de trabalho é que variações alélicas em genes que controlam o hábito de crescimento são na verdade uma maneira de se chegar a um balanço vegetativo-reprodutivo ótimo, tal qual o alcançado durante a Revolução Verde para cultivares de trigo e arroz de alto rendimento. No presente trabalho, essa hipótese será testada produzindo linhas quase isogênicas (NILs) de tomateiro (cv. Micro-Tom) com alterações no balanço vegetativo-reprodutivo por meio da introgressão de variações alélicas que controlem não somente o hábito de crescimento, mas também as ramificações laterais, o comprimento dos entrenós e o número de folhas por unidade simpodial. O desempenho produtivo dos genótipos será avaliado através de parâmetros quantitativos (biomassa de cada compartimento, incluindo os frutos) e qualitativos (grau Brix, acidez total e conteúdo de carotenóides). A EUA será avaliada tanto gravimetricamente quanto através de discriminação isotópica do carbono (”13C). Também será avaliado o impacto dessas variações alélicas sobre o desempenho produtivo das plantas sob condição de déficit hídrico. A presente proposta integra conhecimentos básicos de fisiologia e genética com a busca de objetivos práticos, o que pode gerar ganho conceitual aplicável não somente ao tomateiro, mas a outras culturas de importância econômica. (AU)

Resumo

Os tricomas são estruturas que se originam da epiderme de tecidos aéreos, sendo classificados, principalmente, de acordo com a presença (glandulares) ou ausência de glândulas (não glandulares/ tectores)e têm papel fundamental na defesa das plantas. A via de desenvolvimento dos tricomas glandulares em plantas permanece obscura, uma vez que a maior parte dos estudos desenvolvidos envolve a planta modelo Arabidopsis thaliana, na qual os tricomas glandulares são ausentes. O gênero Solanum possui uma grande diversidade de tricomas, em especial glandulares (tipos I, IV, VI e VII). O estudo de tais estruturas vem ganhando cada vez mais destaque, já que são fontes de diversos metabólitos especializados de importância econômica e ecológica. Espécies selvagens como S. galapagense, S. pennellii e S. habrochaites são consideradas recursos genéticos para o tomateiro (S. lycopersicum) por possuírem variações genéticas naturais que lhes conferem maior resistência ao ataque de herbívoros. Entre essas variações está a presença de tricomas glandulares do tipo IV, uma fonte do aleloquímico acilaçúcar, e a presença de tricoma do tipo VI diferenciado, que produz metilcetonas e sesquiterpenos ausentes na espécie domesticada. O presente trabalho propõe elucidar as bases genéticas que controlam o desenvolvimento dos tricomas glandulares dos tipos IV e VI e obtenção de linhagens com maior resistência a insetos herbívoros. (AU)

Impacto do DNA repetitivo na evolução genômica do clado Cyphomandra (Solanaceae)

Processo:16/17096-9
Linha de fomento:Auxílio à Pesquisa - Regular
Vigência: 01 de abril de 2017 - 31 de março de 2019
Área do conhecimento:Ciências Biológicas - Botânica - Taxonomia Vegetal
Pesquisador responsável:Eliana Regina Forni Martins
Beneficiário:
Instituição-sede: Instituto de Biologia (IB). Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Campinas, SP, Brasil
Pesq. associados:

Amanda Teixeira Mesquita ; Raquel Moura Machado

Assunto(s):Solanum
Resumo

A família Solanaceae compreende um grupo de espécies com distribuição cosmopolita, mas com grande diversidade nas regiões neotropicais. Com aproximadamente 2500 espécies catalogadas e cerca de 100 gêneros, inclui o gênero Solanum, considerado um dos maiores entre as angiospermas, por reunir em torno de 1500 espécies. Diante desse grande número de representantes, sua diversidade morfológica e ampla distribuição, muitos trabalhos filogenéticos vêm sendo realizados afim de se compreender melhor as relações evolutivas entre seus representantes. Com isso, algumas alterações têm sido realizadas a partir do estudo filogenético do gênero, como a inclusão das espécies de Cyphomandra, gênero anteriormente distinto, em Solanum. As espécies do clado Cyphomandra são caracterizadas por possuírem cromossomos grandes e altos valores de conteúdo de DNA (características consideradas sinapomorfias para o grupo), contrastando com todas as outras espécies de Solanum já estudadas citogeneticamente. Essas diferenças no tamanho do genoma são bem documentados para as angiospermas em geral, bem como para a família Solanaceae. Muitos estudos têm mostrado que essa diversidade no conteúdo de DNA pode estar associada a dois principais fatores, eventos de poliploidia e acúmulo de sequências repetitivas no genoma. Trabalhos realizados em Solanaceae mostram uma uniformidade em alguns caracteres cariotípicos, como número e morfologia dos cromossomos, mas grandes variações quando se trata das frações repetitivas do DNA. O sequenciamento de larga escala (NGS) pode ajudar a identificar tais sequências e, combinado com ferramentas bioinformáticas, possibilita a análise detalhada dessas regiões do DNA. Diante do exposto, esse trabalho tem como objetivo geral compreender a evolução genômica do clado Cyphomandra de Solanum, bem como do seu possível grupo irmão, mediante o sequenciamento de nova geração e determinação do tamanho de genoma. Para isso, será realizado o estudo do DNA repetitivo em espécies do clado Cyphomandra e em algumas espécies de Solanum para entender quais sequências estão contribuindo para o incremento do tamanho do genoma das espécies, e quais as consequências desse incremento na distribuição nos cromossomos e evolução das mesmas. (AU)

Resumo

A batateira (Solanum tuberosum) é a hortaliça mais cultivada e de maior importância econômica do Brasil. A cultura sempre foi alvo de muitas doenças e, nos últimos anos, alguns vírus emergentes, com altas taxas de disseminação, surgiram prejudicando os cultivos. Dentre eles, uma espécie do gênero Crinivirus se destaca, o Tomato chlorosis virus (ToCV). Esse Crinivirus é transmitido eficientemente, de maneira semi-persistente, pelo aleirodídeo Bemisia tabaci biótipo B (mosca branca), um inseto polífago e amplamente disseminado por todo país. As variedades de batata cultivadas são suscetíveis ao vírus, porém estudos recentes indicaram diferenças significativas na concentração do vírus entre alguns genótipos estudados. A menor concentração de vírus nos tecidos da planta pode ter efeito na epidemiologia da doença no campo, uma vez que pode afetar o processo de aquisição do vírus por B. tabaci e consequentemente a posterior transmissão para plantas sadias. Diante disso, esse trabalho tem como objetivos: a) avaliar a eficiência de plantas de batata das variedades Camila e Ágata como fontes de inóculo do ToCV para B. tabaci biótipo B e posterior transmissão para tomateiros e b) quantificar o ToCV nas variedades de batateira fontes de inóculo e em B tabaci biótipo B após a aquisição do vírus. Espera-se que esses resultados permitam identificar características em genótipos de batateira que possam ser úteis para a elaboração de medidas de manejo adequadas da doença. (AU)

Resumo

A batata é uma cultura de grande importância econômica em muitos países e sua produtividade vem aumentando gradativamente, porém a produção ainda é considerada baixa devido a doenças como a sarna da batata, causada por diferentes espécies de Streptomyces. O mecanismo de patogenicidade da maioria dessas espécies deste gênero envolve diferentes fatores, tais como as proteínas Nec1 e tomatinase, que auxiliam na evasão da defesa do hospedeiro e a fitotoxina Taxtomina-A, responsável pela penetração, colonização e desenvolvimento das lesões. O objetivo deste estudo será caracterizar a fitotoxina taxtomina-A produzida por diferentes linhagens de Streptomyces e verificar se há correlação entre sua produção e severidade da doença. Além disso, o projeto também irá avaliar a resistência de variedades comerciais à sarna da batata por meio de testes in vitro. Dez linhagens de Streptomyces spp. cedidas pela Coleção de Culturas de Fitobactérias do Instituto Biológico (IBSBF), Campinas, SP, e consideradas altamente, medianamente e pouco virulentas foram selecionadas para a realização dos testes de produção e extração de taxtomina-A. A fitotoxina será analisada por Cromatografia de Camada Delgada e a concentração desta será determinada por Cromatografia Líquida de Alta Performance. Nos testes de patogenicidade, a suscetibilidade das cultivares de batata será investigada contra dez linhagens de Streptomyces, em experimentos de testes de patogenicidade in vitro usando fatias de tubérculos de batata, cedidos pela Associação Brasileira da Batata (ABBA). Deste modo, espera-se ser possível correlacionar a quantidade de taxtomina-A produzida com a virulência das linhagens. Espera-se também selecionar cultivares menos suscetíveis à essa importante doença em batata. (AU)

Resumo

As leishmanioses são doenças causadas por protozoários parasitos do gênero Leishmania. Há diferentes espécies de parasitos causadores de doenças em humanos, gerando formas clínicas diversas, e espantosamente a terapia é baseada em dois principais fármacos, que induzem efeitos colaterais graves nos pacientes. Portanto, a busca por novos candidatos a terapia é necessária e urgente. Assim, o objetivo do presente projeto é caracterizar a ação leishmanicida (in vitro e in vivo) de compostos puros de origem sintética e natural. Para isso, os fármacos Butenafina, Naftifina, Fenticonazol e Rosuvastatina serão obtidos comercialmente. Os produtos naturais purificados serão obtidos utilizando procedimentos de bioprospecção a partir do extrato bruto das folhas das seguintes espécies vegetais: Euphorbia tirucalli, Gochnatia polymorpha, Alchornea glandulosa, Ruta graveolens e Solanum americanum. Compostos puros que apresentarem baixa atividade citotóxica e atividade antileishmania similar ou superior ao dos fármacos anfotericina B e/ou miltefosina serão avaliados em relação ao seu mecanismo de ação, e também serão selecionados para os estudos in vivo, os quais serão conduzidos em modelos animais de leishmaniose tegumentar e visceral. Nestes animais uma série de estudos parasitológicos, patológicos e imunológicos serão conduzidos. Em estudos anteriores verificamos que o composto natural ácido ursólico foi efetivo nas leishmanioses visceral e tegumentar, por esta razão, este composto será nanoencapsulado na tentativa de aumentar seu efeito terapêutico em modelo animal. Em suma, este trabalho objetiva caracterizar novos protótipos sintéticos e naturais com ação leishmanicida in vitro e in vivo, visando aumentar o atual arsenal terapêutico das leishmanioses. (AU)

Resumo

O aumento na qualidade nutricional de alimentos tem se tornado um importante objetivo em programas modernos de melhoramento genético de plantas e, nesse contexto, o tomateiro vem ganhando destaque crescente como espécie modelo para estudos relacionados à biossíntese e acúmulo de compostos com valor nutracêutico em frutos carnosos. Evidências recentes demonstram que os teores de carotenoides e flavonoides em tomates podem ser simultaneamente aumentados por meio de alterações na percepção ou transdução do sinal luminoso e sua possível interação com hormônios vegetais, induzindo mudanças na biossíntese e capacidade de estocagem desses compostos, as quais se encontram associadas a alterações na abundância e tamanho dos plastídios (cloroplastos e cromoplastos). Assim sendo, o presente projeto tem por objetivo analisar o efeito da manipulação de genes que codificam fitocromos (PHYs) sobre a biogênese de plastídios, o acúmulo de compostos nutracêuticos (carotenoides e flavonoides) e a sinalização hormonal (auxinas, citocininas e etileno) em tomateiro. Duas abordagens serão utilizadas no presente trabalho: (i) Avaliaremos a ação dos fitocromos sobre os níveis de mRNA de fatores de transcrição da via de auxinas durante o desestiolamento de plântulas de tomateiro selvagem ou mutantes para PHYA, PHYB1, PHBY2 e suas respectivas combinações; (ii) Numa segunda etapa, iremos gerar plantas transgênicas, nas quais os genes que codificam tipos específicos de PHYs (PHYA, PHYB1 e PHYB2) em tomateiro serão sobre-expressos especificamente nos tecidos do fruto, e desse modo, será possível caracterizar os impactos da manipulação desses tipos particulares de PHYs nos frutos sem afetar os demais tecidos da planta. Frutos imaturos, em amadurecimento, e maduros dessas linhagens serão caracterizados quanto aos teores totais de clorofilas, carotenoides e flavonoides, atividade antioxidante e perfis de carotenoides e flavonoides, bem como quanto ao número e tamanho dos plastídios para posterior comparação com a ultra-estrutura dessas organelas com o intuito de verificar a influência da sobre-expressão de fitocromos sobre a biogênese, diferenciação e organização interna dos plastídios. Os teores de auxinas livres e conjugadas e componentes intermediários da rota biossintética de etileno serão quantificados, bem como a abundância de transcritos de genes que codificam fatores responsivos a auxinas e ao etileno, provendo informações sobre a relação da sobre-expressão de fitocromos com o metabolismo e atividade destes fitormônios. Por fim, as flutuações na expressão de genes relacionados à transdução do sinal luminoso (proteínas regulatórias) e enzimas da rota biossintética de carotenoides e flavonoides serão acompanhadas durante todo o período de frutificação com o intuito de se compreender as interações entre esses diferentes fatores. Temos como principal hipótese que tanto a manipulação nas condições luminosas em que os frutos amadurecem quanto a manipulação nos níveis endógenos de fitocromos acarretarão alterações pronunciadas nas cascatas de sinalização das auxinas, citocininas e etileno, os quais, por sua vez, desencadearão mudanças significativas no desenvolvimento plastidial e perfil nutricional dos frutos de tomateiro. Os objetivos propostos neste projeto possuem não apenas o potencial de ampliar e aprofundar o conhecimento acerca da influência da luz sobre a biogênese e diferenciação de plastídios e metabolismo de fitonutrientes em frutos carnosos, mas também o de promover uma melhor compreensão acerca da rede de interações entre fitocromos, fitormônios (especialmente auxinas) e proteínas regulatórias que atuam nas vias de transdução de sinal iniciadas pela luz, possibilitando desenvolver novas técnicas a serem empregadas para o desenvolvimento de linhagens de plantas com frutos de maior valor nutritivo. (AU)

Resumo

A domesticação de espécies vegetais para a produção de alimentos foi um dos avanços tecnológicos mais importantes atingidos pelos humanos. Sendo a domesticação considerada por muito tempo como um exemplo de divergência fenotípica em resposta à seleção. Estudos, que examinaram as bases genéticas da domesticação associada a fenótipos em diferentes espécies cultivadas, concluiram que a rápida divergência fenotípica durante a domesticação pode ser atribuída muito poucos aos loci genéticos. Apesar destas características genômicas serem aparentemente simples, a variação genética das características quantitativas é notoriamente difícil de ser dissecada, devido à segregação de numerosos genes, ou aos locos de caracteres quantitativos (QTL), em que cada QTL explica uma parcela da variação total, e cuja expressão pode ser modificada pela interacções com outros genes (epistasia) e com o meio ambiente. Assim, a identificação e utilização de características vantajosas é um desafio para a agricultura moderna. As espécies selvagens relacionadas ao tomateiro cultivado Solanum lycopersicum compreendem uma diversidade de recursos genéticos valiosa, que tem sido usada para melhorar várias características agronômicas, incluindo resistência a estresses e aumento na qualidade de frutos. No entanto, o sucesso da introgressão de características de interesse agronômico a partir de espécies selvagens nem sempre é simples de ser alcançado. Isso se deve principalmente ao fato da herança ser poligênica e complexa em relação das características derivadas das espécies selvagens .Para aumentar a taxa de progresso na área melhoramento de plantas com base nos recursos de espécies selvagens, pretendemos desenvolver "domesticação de novo" para aproveitarmos as características desejáveis de parentes selvagens através da introgressão de conjunto de genes na direção oposta da domesticação, ou seja, utilizarmos um parente selvagem como o parental recorrente. Para esta abordagem, serão os genes da domesticação introduzidos através de retrocruzamentos e seleção assistida por marcadores no background genético Solanum galapagense (LA1401), uma espécie silvestre endêmica das Ilhas Galápagos, que possui alta tolerância a salinidade, resistente a insetos e alto Brix. Para este fim, vamos aumentar a massa e o tamanho dos frutos S. galapagense, de modo a transformar-los em tomates cereja comerciais introgredindo alelos favoráveis de dois genes de domesticação que alteram a forma do fruto e tamanho (FACIATED e FRUIT-WEIGHT2.2). Além disso, alelos de perda de função como o LICOPENE BETA CICLASE (Cyc-B), conhecido como crimson/old gold, juntamente com COMPOUND INFLORESCENCE que irão aumentar o acúmulo de licopeno e o número de frutos por inflorescência respectivamente, criando um produto comercial de alto valor agregado. Portanto, a " domesticação de novo " da espécie selvagen S. galapagense LA1401 em uma variedade de cultivar de alta produtividade e tolerante à salinidade irá fornecer uma alternativa para a manipulação gênica no melhoramento genético desta espécie por aumentar tolerância à salinidade. (AU)

Resumo

O desenvolvimento do fruto carnoso é um importante fator agronômico, e o entendimento dos fatores que controlam esse processo é a base para o avanço de ferramentas biotecnológicas com aplicações em várias culturas. Membros de várias famílias gênicas envolvidas na formação do fruto, desde o processo inicial de desenvolvimento dos carpelos até as etapas finais do amadurecimento, são alvos de regulação por pequenos RNAs não codantes, caracterizando redes regulatórias em que esses RNAs exercem papel central. Um exemplo é a família de fatores de transcrição do tipo SQUAMOSA promoter binding protein-like (SPL/SBP), na qual alguns membros são regulados pós-transcricionalmente pelo microRNA156 (miR156). A superexpressão do miR156 em plantas de tomateiro (Solanum lycopersicum cv. Micro-Tom) levou à desregulação de genes relacionados ao estabelecimento de limites entre órgãos e manutenção de meristemas, como GOBLET (GOB, gene-alvo do miR164) e Tomato Knotted2 (TKN2). Homólogos de TKN2 e GOB interagem diretamente entre eles na regulação do desenvolvimento foliar em Arabidopsis thaliana. Além disso, foi demonstrado que o fator de transcrição SPL9 de arabidopsis, homólogo de SlySBP15 de tomateiro, controla uma rede pós-traducional de regulação da complexidade foliar, que também envolve genes cujos homólogos em tomateiro (LANCEOLATE e GOBLET) estão relacionados ao controle do desenvolvimento do ovário. Este trabalho possui o objetivo principal de elucidar os mecanismos transcricionais e pós-traducionais pelo quais a via miR156/SBP regula o desenvolvimento inicial do ovário em tomateiro (AU)

Resumo

A senescência é um processo complexo que leva à morte celular programada, e compreende eventos como a degradação de cloroplastos e outras estruturas, visando a realocação de nutrientes para partes em desenvolvimento da planta. Uma vez que o início da senescência se dá no momento em que a folha apresenta elevada atividade fotossintética, sua manipulação torna-se uma estratégia para o aumento da produtividade, no entanto, até o momento, essa abordagem foi apenas explorada em espécies de gramíneas. Um regulador chave para o desencadeamento da senescência foliar é o fator de transcrição ORESARA1 (ORE1). Esta proteína foi identificada em Arabidopsis thaliana e sua ausência leva a um atraso na iniciação deste processo. Neste contexto, torna-se de interesse explorar os efeitos da manipulação da senescência sobre o desenvolvimento e metabolismo de frutos carnosos tendo como modelo o tomateiro Solanum lycopersicum através de alterações na expressão do ortólogo de AtORE1. Para este fim, linhagens transgênicas silenciando um putativo ortólogo nomeado SlORE1S02 foram geradas. Este projeto tem como objetivo realizar uma extensa caracterização fenotípica destas linhagens ao longo do crescimento vegetativo e do desenvolvimento e amadurecimento dos frutos, abordando aspectos do metabolismo de carbono, da qualidade nutricional (tocoferóis e carotenoides), da produtividade (índice de colheita) e da qualidade industrial (sólidos solúveis). Os resultados obtidos possibilitarão aumentar o conhecimento acerca da regulação da senescência foliar em tomateiro e de como sua manipulação pode afetar o desenvolvimento de frutos e sua produtividade. (AU)

Resumo

A vassoura-de-bruxa consiste em uma das principais doenças que acometem o cacaueiro (Theobroma cacao), sendo causada pelo basidiomiceto Moniliophthora perniciosa e caracterizada pelos sintomas de inchamento e indução de brotações laterais nos ramos infectados. A espécie Solanum lycopersicum, também hospedeiro do fungo M. perniciosa, apresenta uma cultivar miniatura 'Micro-Tom' ('MT'), a qual demonstrou ser um modelo genético adequado para o estudo da interação com esse patógeno, com sintomas característicos da doença. Sabe-se que o desenvolvimento dos sintomas da vassoura-de-bruxa estão relacionados à sinalização por hormônios vegetais, uma vez que o patógeno causa um desbalanço hormonal na região meristemática do hospedeiro. O modelo genético 'MT', por dispor de diversos mutantes e linhas transgênicas com alterações hormonais, representa um importante recurso para investigação do papel dos hormônios na patogênese. Também, as alterações fisiológicas típicas dos sintomas em cacaueiro podem ser melhor investigadas no sistema 'MT'. Desse modo, no presente projeto, plantas de 'MT', mutantes e transgênico com alterações na via biossintética/percepção dos hormônios auxina e citocinina serão inoculados com M. perniciosa para análise massal dos transcritos por meio do sequenciamento do RNA (RNA-seq) ao longo do tempo. Os resultados serão comparados a dados disponíveis do transcriptoma da interação M. perniciosa x T. cacao, conduzida no mesmo grupo. (AU)

Resumo

A transição do estado estiolado para o estado desestiolado envolve a conversão de etioplastos em cloroplastos maduros através de um processo multifacetado e dirigido por luz, o qual compreende diversas redes de sinalização. No presente trabalho demonstramos que a síntese de clorofilas e a diferenciação plastidial em plântulas de tomateiro (Solanum lycopersicum) são mediados por um intricado crosstalk entre fitocromos, óxido nítrico (NO), etileno e auxinas. Evidências genéticas e farmacológicas indicaram que o NO promove o desestiolamento, reprimindo a síntese de etileno e induzido o acúmulo de auxinas nos cotilédones de plântulas de tomateiro. Análises realizadas em mutantes hormonais de tomateiro demonstraram que a própria produção de NO encontra-se negativamente e positivamente reguladas pelo etileno e pelas auxinas, respectivamente. Sendo numa das principais fontes biossintéticas de NO nos cotilédones de tomateiro, a nitrato redutase mostrou-se sob estrito controle dos fitocromos e de sinais hormonais. Uma íntima relação NO-fitocromos foi revelada por meio da reversão quase que completa do fenótipo estiolado tipicamente observado no mutante deficiente para fitocromos aurea em resposta à fumigação com NO. Neste mutante, a fumigação com NO desencadeou o acúmulo de clorofilas, a diferenciação dos cloroplastos, e alterações na expressão de genes hormonais semelhantes àquelas detectadas em plântulas de tipo selvagem expostas à luz. O NO impactou negativamente o acúmulo de transcritos de genes que codificam fitocromos, fatores repressores da fotomorfogênese e proteínas responsáveis pelo controle da divisão plastidial, indicando que este radical livre pode mimetizar as alterações transcricionais normalmente desencadeadas pela percepção de luz dependente de fitocromos. Assim sendo, nossos dados indicam que durante a conversão de plântulas estioladas em plântulas verdes e fotossinteticamente competentes, loops de feedback regulatórios negativos e positivos orquestram as interações entre etileno-NO e auxina-NO, respectivamente. (AU)

Resumo

RNAs não codantes pequenos ou sRNAs (19-25 nt) regulam tanto transcricionalmente como pós-transcricionalmente a expressão de genes endógenos, modelando o transcriptoma e a produção de proteínas. Dentre os sRNAs, microRNAs (miRNAs) desempenham papel ímpar em diversos aspectos do desenvolvimento vegetal. MiRNAs são produzidos a partir de precursores longos (pri-miRNAs), os quais são posteriormente processados por enzimas específicas, gerando o miRNA maduro (20-22 nt). Em plantas, o miRNA maduro preferencialmente "guia" a clivagem e/ou bloqueia a tradução do mRNA de genes-alvo. Recentemente, nosso grupo de pesquisa descreveu o papel da via genética regulada pelo miR156 (miR156/SPL) no desenvolvimento inicial de frutos de tomateiro (Solanum lycopersicum; Ferreira e Silva et al., 2014) e o perfil evolutivo deste miRNA (Morea et al., 2016). Posteriormente, por meio do uso de mutantes e de plantas transgênicas, nosso grupo de pesquisa identificou vias reguladas por dois microRNAs evolutivamente relacionados, miR319 e miR159, as quais parecem estar associadas com o desenvolvimento de carpelos e formação de frutos sem sementes em tomateiro. Entretanto, análises fenotípicas e moleculares detalhadas são necessárias para entender o papel das vias genéticas e hormonais associadas aos miR319 e miR159 e também o papel destes miRNAs no desenvolvimento de frutos, este último não descrito na literatura até o momento. Portanto, o presente projeto propõe caracterizar funcionalmente - utilizando mutantes disponíveis e plantas transgênicas, bem como ferramentas moleculares - as vias genéticas e hormonais que interagem e são reguladas pelo miR319 e miR159 durante o desenvolvimento reprodutivo de tomateiro. A caracterização destas vias poderá contribuir não somente para o melhor entendimento dos mecanismos associados ao desenvolvimento, mas também ter potenciais aplicações no melhoramento de tomateiro e possivelmente de outras espécies da família Solanaceae. (AU)

Resumo

Pelo seu alto consumo e perfil bioquímico, o fruto de tomate é um importante componente da dieta humanafornecendo quantidades significativas de compostos com atividade antioxidante, como carotenoides e tocoferóis.A biossíntese desses compostos nutracêuticos ocorre nos plastídios, de forma que o número e atividadeplastidial incidem diretamente na qualidade nutricional dos frutos. A diferenciação e atividade plastidial estãoestritamente controladas pela luz por meio de uma complexa cascata de sinalização da qual fazem parte osfitocromos, como receptores, e os fatores de interação com os fitocromos, como reguladores negativos dasrespostas controladas por esses fotorreceptores. A cascata culmina na ativação de fatores de transcrição comoos genes GLKs (GOLDEN LIKE) que induzem o desenvolvimento plastidial e a expressão de transcritos nuclearesnecessários à fotossíntese. Adicionalmente, fitormônios e outros sinalizadores, incluindo espécies reativas deoxigênio ou nitrogênio, também influenciam a diferenciação de cloroplastos. Dentre esses, merece destaque oóxido nítrico (NO), responsável por ajustes no balanço hormonal em resposta a sinais luminosos percebidos viafitocromos. Neste contexto, o presente projeto propõe, por meio da aplicação de estratégias de genômicafuncional e bioquímica, aprofundar o entendimento acerca do papel da luz, dos fitohormônios e do NO naregulação da diferenciação e atividade plastidial com o intuito de identificar genes e mecanismos que controlemo metabolismo de compostos nutracêuticos em tomateiro. (AU)

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