A transformação genética é uma alternativa ao melhoramento convencional de citros que permite a modificação de genótipos pela introdução de um ou mais genes oriundos de organismos semelhantes ou filogeneticamente distantes do hospedeiro. Os genes transferidos para espécies de interesse devem ser controlados por promotores, os quais regulam a expressão gênica de forma temporal, espacial e na magnitude desejada. Na maioria dos casos, os genes são expressos de forma constitutiva utilizando o promotor CaMV35S isolado do Vírus do Mosaico da Couve Flor. No entanto, o desenvolvimento de novas abordagens de transformação de plantas (cisgenia e intragenia), que fazem o uso de genes e sequências regulatórias derivadas da mesma espécie ou espécies relacionadas, requer a disponibilidade de elementos genéticos, incluindo promotores constitutivos, isolados de citros. Assim, o objetivo do trabalho foi clonar e caracterizar promotores constitutivos de Citrus sinensis. Para isso, a região promotora dos genes Fator de elongação 1-α (CsEF1), Gliceraldeido-3-fosfato-desidrogenase C2 (CsGAPC2) e Cyclofilina (CsCYC) foi isolada e avaliados pela fusão ao gene repórter uidA. A funcionalidade dos três promotores foi confirmada por ensaio histoquímico da atividade GUS em folhas, caules e raízes de plantas transgênicas de citros cv. \'Hamlin\'. A análise de RT-qPCR mostra que a expressão do gene uidA sob controle dos promotores CsCYC, CsGAPC2 e CsEF1 correspondeu a uma atividade aproximada de 64%, 58% e 47%, respectivamente em comparação com o promotor CaMV35S. A análise in silico dos promotores CsGAPC2, CsCYC e CsEF1 mostra que a atividade de cada um é controlada por uma série de putativos elementos cis-regulatórios. A sequência completa e versões truncadas originadas a partir de deleções em cada promotor foram fundidas ao gene uidA e analisadas em plantas transgênicas de Nicotiana benthamiana pelo ensaio histoquímico e fluorimétrico da atividade GUS. As análises de deleções não causaram perda de função dos promotores em estudo, mas afetaram a expressão gênica nos promotores CsGAPC2 e CsEF1. Os promotores isolados representam bons candidatos a serem utilizados em trabalhos de transformação genética de citros. / Genetic transformation is an alternative to citros conventional breeding that allows the modification of genotypes by the introduction of one or more genes derived from different organisms that can not be crossed by natural means. The transferred genes to the species of interest are controlled by promoters, which regulate a gene expression temporally, spatially and in the desired magnitude. In most cases, the introduced genes have been constitutively expressed using the CaMV35S promoter obtained from the cauliflower mosaic virus. However, the development of novel plant transformation approaches (cisgenesis and intragenesis) imply the use of genetic material from the same species or from closely related species capable of sexual hybridization, which requires the isolation of genetic elements, including citros constitutive promoters. The objective of this study was clone and characterize Citrus sinensis constitutive promoters. For this, the promoter region of the genes Elongation Factor 1-α (CsEF1), Glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase C2 (CsGAPC2) and Cyclofiline (CsCYC) was isolated and evaluated by fusion to the uidA reporter gene. The functionality of three promoter was confirmed by histochemical GUS assay in leaves, stems and roots of transgenic citrus plants cv. \'Hamlin\'. RT-qPCR analysis revealed that uidA gene expression under control of the CsCYC, CsGAPC2 and CsEF1 promoters was approximately 64%, 58% and 47% expression compared with the CaMV35S promoter. In silico analysis of the CsGAPC2, CsCYC and CsEF1 promoters displays their activity is controlled by a series of putative cis-regulatory elements. The full length promoter and truncated versions originated from deletions in promoters sequences were fused to the uidA gene and analyzed in Nicotiana benthamiana transgenic plants by histochemical and fluorimetric GUS assay. Deletion analysis did not cause loss of function on any of the promoters, but affected the gene expression on CsGAPC2 and CsEF1 truncated versions. The isolated promoters represent good candidates to be used in citros genetic transformation.

A transformação genética é uma alternativa ao melhoramento convencional de citros que permite a modificação de genótipos pela introdução de um ou mais genes oriundos de organismos semelhantes ou filogeneticamente distantes do hospedeiro. Os genes transferidos para espécies de interesse devem ser controlados por promotores, os quais regulam a expressão gênica de forma temporal, espacial e na magnitude desejada. Na maioria dos casos, os genes são expressos de forma constitutiva utilizando o promotor CaMV35S isolado do Vírus do Mosaico da Couve Flor. No entanto, o desenvolvimento de novas abordagens de transformação de plantas (cisgenia e intragenia), que fazem o uso de genes e sequências regulatórias derivadas da mesma espécie ou espécies relacionadas, requer a disponibilidade de elementos genéticos, incluindo promotores constitutivos, isolados de citros. Assim, o objetivo do trabalho foi clonar e caracterizar promotores constitutivos de Citrus sinensis. Para isso, a região promotora dos genes Fator de elongação 1-α (CsEF1), Gliceraldeido-3-fosfato-desidrogenase C2 (CsGAPC2) e Cyclofilina (CsCYC) foi isolada e avaliados pela fusão ao gene repórter uidA. A funcionalidade dos três promotores foi confirmada por ensaio histoquímico da atividade GUS em folhas, caules e raízes de plantas transgênicas de citros cv. \'Hamlin\'. A análise de RT-qPCR mostra que a expressão do gene uidA sob controle dos promotores CsCYC, CsGAPC2 e CsEF1 correspondeu a uma atividade aproximada de 64%, 58% e 47%, respectivamente em comparação com o promotor CaMV35S. A análise in silico dos promotores CsGAPC2, CsCYC e CsEF1 mostra que a atividade de cada um é controlada por uma série de putativos elementos cis-regulatórios. A sequência completa e versões truncadas originadas a partir de deleções em cada promotor foram fundidas ao gene uidA e analisadas em plantas transgênicas de Nicotiana benthamiana pelo ensaio histoquímico e fluorimétrico da atividade GUS. As análises de deleções não causaram perda de função dos promotores em estudo, mas afetaram a expressão gênica nos promotores CsGAPC2 e CsEF1. Os promotores isolados representam bons candidatos a serem utilizados em trabalhos de transformação genética de citros. / Genetic transformation is an alternative to citros conventional breeding that allows the modification of genotypes by the introduction of one or more genes derived from different organisms that can not be crossed by natural means. The transferred genes to the species of interest are controlled by promoters, which regulate a gene expression temporally, spatially and in the desired magnitude. In most cases, the introduced genes have been constitutively expressed using the CaMV35S promoter obtained from the cauliflower mosaic virus. However, the development of novel plant transformation approaches (cisgenesis and intragenesis) imply the use of genetic material from the same species or from closely related species capable of sexual hybridization, which requires the isolation of genetic elements, including citros constitutive promoters. The objective of this study was clone and characterize Citrus sinensis constitutive promoters. For this, the promoter region of the genes Elongation Factor 1-α (CsEF1), Glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase C2 (CsGAPC2) and Cyclofiline (CsCYC) was isolated and evaluated by fusion to the uidA reporter gene. The functionality of three promoter was confirmed by histochemical GUS assay in leaves, stems and roots of transgenic citrus plants cv. \'Hamlin\'. RT-qPCR analysis revealed that uidA gene expression under control of the CsCYC, CsGAPC2 and CsEF1 promoters was approximately 64%, 58% and 47% expression compared with the CaMV35S promoter. In silico analysis of the CsGAPC2, CsCYC and CsEF1 promoters displays their activity is controlled by a series of putative cis-regulatory elements. The full length promoter and truncated versions originated from deletions in promoters sequences were fused to the uidA gene and analyzed in Nicotiana benthamiana transgenic plants by histochemical and fluorimetric GUS assay. Deletion analysis did not cause loss of function on any of the promoters, but affected the gene expression on CsGAPC2 and CsEF1 truncated versions. The isolated promoters represent good candidates to be used in citros genetic transformation.

Submitted by Gabriela Lopes (gmachadolopesufpel@gmail.com) on 2016-09-28T14:00:15Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) dissertação.pdf: 1451490 bytes, checksum: 8db111be8fc2a2a277ed6aa88f84a6e6 (MD5) / Approved for entry into archive by Aline Batista (alinehb.ufpel@gmail.com) on 2016-09-28T19:03:52Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) dissertação.pdf: 1451490 bytes, checksum: 8db111be8fc2a2a277ed6aa88f84a6e6 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-09-28T19:03:52Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) dissertação.pdf: 1451490 bytes, checksum: 8db111be8fc2a2a277ed6aa88f84a6e6 (MD5) Previous issue date: 2013-06-28 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / As raízes possuem uma grande variedade de funções nas plantas, incluindo absorção de água, nutrientes e suporte estrutural. A combinação de métodos clássicos de genética e melhoramento com tecnologias moleculares de análise genômica abre uma nova perspectiva para a ampliação do conhecimento das bases genéticas e aceleração de programas de melhoramento. A maioria dos conhecimentos sobre as redes gênicas envolvidas no desenvolvimento radicular vem sendo acumuladas na espécie Arabidopsis thaliana, modelo de planta dicotiledônea. O entendimento dos mecanismos envolvidos na regulação da expressão dos genes é essencial para compreender a forma e a função dos sistemas. Os elementos cis-acting são regiões do DNA que atuam como interruptores moleculares envolvidos na regulação da transcrição de uma rede gênica dinâmica. Embora freqüentemente tenham somente cinco a 20 pb de tamanho, os elementos cis-acting são críticos para o entendimento da regulação gênica. O conhecimento destes elementos presentes na região promotora de famílias gênicas, poderá contribuir para a compreensão dos sistemas reguladores da expressão da rede gênica envolvida na formação do sistema radicular. O objetivo desse trabalho é identificar os elementos cis-acting presentes na região promotora de genes de arroz (Oryza sativa subsp japonica cv. Nipponbare) similares aos genes das famílias Argonauta, Cullin e Ara de Arabidopsis thaliana. A região promotora dos genes destas famílias no arroz foi investigada quanto à abundância destes elementos. As seqüências foram analisadas utilizando o programa “Signal Scan Search” do portal “Plant Cis-acting Regulatory DNA Elements” (PLACE) para a identificação dos diferentes elementos cis-acting. Foram detectados 96 diferentes elementos, sendo cinco destes (GAREAT (TAACAAR), TGACGTVMAMY (TGACGT), CCAATBOX1 (CCAAT), LECPLEACS2 (TAAAATAT) e SV40COREENHAN (GTGGWWHG), comuns as famílias gênicas Argonauta, Cullin e Ara. / The roots have a large range of functions in plants, including acquisition of water and nutrients, as well as structural support. The combination of classical methods of genetics and breeding with molecular technologies for genomic analysis opens a new perspective to expand the knowledge of the genetic basis and to accelerate breeding programs. The most advanced knowledge regarding gene networks involved in root development has been obtained in the model dicotyledon plant species Arabidopsis thaliana. Understanding the mechanisms involved in regulation of gene expression is essential to predict the form and function of systems. Cis-acting elements are DNA regions that act as molecular switches involved in the regulation of transcription of dynamic gene network. Although often having only five to 20 bp in size, cis-acting elements are critical to the understanding of gene regulation. Knowledge of the cis-acting elements present in the promoter region of gene families, can contribute to the understanding of the expression regulatory systems of these genes and others, involved with the root system. The objective of this study is to identify the cisacting elements present in the upstream region of rice (Oryza sativa subsp japonica cv. Nipponbare) genes, similar to gene families Argonauta, Cullin and Ara in Arabidopsis thaliana. The promoter region of these rice gene families were investigated for the abundance of cis-acting elements. The sequences were analyzed using the software “Signal Scan Search” of the website “Plant Cis-acting Regulatory DNA Elements” (PLACE) to the identification of different cis-acting elements. It were detected 96 different cis-acting elements, and five of these, (GAREAT (TAACAAR), TGACGTVMAMY (TGACGT), CCAATBOX1 (CCAAT), LECPLEACS2 (TAAAATAT) e SV40COREENHAN (GTGGWWHG) were common to the gene families Argonauta, Cullin and Ara.

Submitted by Gabriela Lopes (gmachadolopesufpel@gmail.com) on 2017-02-08T14:22:01Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) dissertação.pdf: 1451490 bytes, checksum: 8db111be8fc2a2a277ed6aa88f84a6e6 (MD5) / Approved for entry into archive by Aline Batista (alinehb.ufpel@gmail.com) on 2017-02-15T16:51:40Z (GMT) No. of bitstreams: 2 dissertação.pdf: 1451490 bytes, checksum: 8db111be8fc2a2a277ed6aa88f84a6e6 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Made available in DSpace on 2017-02-15T16:51:40Z (GMT). No. of bitstreams: 2 dissertação.pdf: 1451490 bytes, checksum: 8db111be8fc2a2a277ed6aa88f84a6e6 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Previous issue date: 2013-06-28 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / As raízes possuem uma grande variedade de funções nas plantas, incluindo absorção de água, nutrientes e suporte estrutural. A combinação de métodos clássicos de genética e melhoramento com tecnologias moleculares de análise genômica abre uma nova perspectiva para a ampliação do conhecimento das bases genéticas e aceleração de programas de melhoramento. A maioria dos conhecimentos sobre as redes gênicas envolvidas no desenvolvimento radicular vem sendo acumuladas na espécie Arabidopsis thaliana, modelo de planta dicotiledônea. O entendimento dos mecanismos envolvidos na regulação da expressão dos genes é essencial para compreender a forma e a função dos sistemas. Os elementos cis-acting são regiões do DNA que atuam como interruptores moleculares envolvidos na regulação da transcrição de uma rede gênica dinâmica. Embora freqüentemente tenham somente cinco a 20 pb de tamanho, os elementos cis-acting são críticos para o entendimento da regulação gênica. O conhecimento destes elementos presentes na região promotora de famílias gênicas, poderá contribuir para a compreensão dos sistemas reguladores da expressão da rede gênica envolvida na formação do sistema radicular. O objetivo desse trabalho é identificar os elementos cis-acting presentes na região promotora de genes de arroz (Oryza sativa subsp japonica cv. Nipponbare) similares aos genes das famílias Argonauta, Cullin e Arade Arabidopsis thaliana. A região promotora dos genes destas famílias no arroz foi investigada quanto à abundância destes elementos. As seqüências foram analisadas utilizando o programa “Signal Scan Search” do portal “Plant Cis-acting Regulatory DNA Elements” (PLACE) para a identificação dos diferentes elementos cis-acting. Foram detectados 96 diferentes elementos, sendo cinco destes (GAREAT (TAACAAR), TGACGTVMAMY (TGACGT), CCAATBOX1 (CCAAT), LECPLEACS2 (TAAAATAT) e SV40COREENHAN (GTGGWWHG), comuns as famílias gênicas Argonauta, Cullin e Ara. / The roots have a large range of functions in plants, including acquisition of water and nutrients, as well as structural support. The combination of classical methods of genetics and breeding with molecular technologies for genomic analysis opens a new perspective to expand the knowledge of the genetic basis and to accelerate breeding programs. The most advanced knowledge regarding gene networks involved in root development has been obtained in the model dicotyledon plant species Arabidopsis thaliana. Understanding the mechanisms involved in regulation of gene expression is essential to predict the form and function of systems. Cis-actingelements are DNA regions that act as molecular switches involved in the regulation of transcription of dynamic gene network. Although often having only five to 20 bp in size, cis-actingelements are critical to the understanding of gene regulation. Knowledge of the cis-acting elements present in the promoter region of gene families, can contribute to the understanding of the expression regulatory systems of these genes and others, involved with the root system. The objective of this study is to identify the cisacting elements present in the upstream region of rice (Oryza sativa subsp japonica cv. Nipponbare) genes, similar to gene families Argonauta, Cullin and Arain Arabidopsis thaliana. The promoter region of these rice gene families were investigated for the abundance of cis-acting elements. The sequences were analyzed using the software “Signal Scan Search” ofthe website “Plant Cis-acting Regulatory DNA Elements” (PLACE) to the identification of different cis-acting elements. It were detected 96 different cis-acting elements, and five of these, (GAREAT (TAACAAR), TGACGTVMAMY (TGACGT), CCAATBOX1 (CCAAT), LECPLEACS2 (TAAAATAT) e SV40COREENHAN (GTGGWWHG) were common to the gene families Argonauta, Cullin andAra.

Scratch2 (Scrt2) é um fator de transcrição (FT) expresso em células neurais recém-pós-mitóticas. O mecanismo de regulação de sua transcrição permanece desconhecido. Nós buscamos por potenciais elementos cis-regulatórios (CR) e sítios de ligação para FT na região genômica de Scrt2. Nós testamos o efeito in vivo da região CR intrônica através de eletroporação em embrião de galinha. Esta CR intrônica levou à expressão de eGFP tubo neural, mas não gerou um padrão semelhante ao Scrt2 endógeno. Estes dados sugerem que esta região CR pode contribuir com o controle da expressão de Scrt2, mas requer regiões regulatórias adicionais. Nós também verificamos o papel de mAsh1, cPax6, cNgn2 e Brn na regulação da expressão de Scrt2 através da superexpressão destes no tubo neural embrionário. As análises foram realizadas por qPCR e hibridação in situ. A superexpressão de mAsh1 e cNgn2 levou a um leve aumento na expressão de cScrt2 visto através da hibridação in situ. Já a superexpressão de cPax6 e mBrn-Eng reduziu os níveis de cScrt2, com Brn apresentando efeitos mais severos. / Scratch2 (Scrt2) is a transcription factor expressed in early post-mitotic neural cells. The mechanisms that control its transcription remain unknown. We searched for potential cis-regulatory elements and putative transcription factors binding sites in the genomic region of cScrt2. Then, we tested the function of a candidate cis-regulatory intronic region through electroporation in chick embryos. This fragment drove eGFP expression in the neural tube of chick embryo, but its expression did not resemble the cScrt2 endogenous pattern. Thus, this cis-regulatory region likely requires the presence of other regulatory regions. We also evaluated the role of mAsh1, cPax6, cNgn2 e Brn in regulating cScrt2 expression through overexpression of these factors in chick neural tubes and subsequent qPCR and in situ hybridization. Overexpression of mAsh1 and cNgn2 increased slightly cScrt2 expression level as seen by in situ hybridization. Overexpression of cPax6 and mBrn-Eng, reduced cScrt2 levels, with more severe effects with Brn.

Submitted by Kelson Anthony de Menezes (kelson@ucb.br) on 2016-12-19T17:43:43Z No. of bitstreams: 1 PhilippedeCastroLinsDissertacao2015.pdf: 2365075 bytes, checksum: c5628aa72f1ff54c00d7f8617a9d41dd (MD5) / Made available in DSpace on 2016-12-19T17:43:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 PhilippedeCastroLinsDissertacao2015.pdf: 2365075 bytes, checksum: c5628aa72f1ff54c00d7f8617a9d41dd (MD5) Previous issue date: 2015-04-10 / Gene promoters regulate gene expression quantitatively and qualitatively. The regulatory sequences have cis elements and with trans acting that will direct and correctly position the RNA polymerase which is the process of DNA transcription. Genetic engineering of plants by transforming plants expressing genes of interest, use in most studies, constitutive CaMV35S promoter character. A new promoter isolated from soybeans, which is called uceS8.3 showing a constitutive promoter driving expression in different plant tissues. The analysis of the expression of the uidA gene, GUS, demonstrated that the expression profile uceS8.3 controlled by the promoter is comparable or superior to the CaMV35S promoter in plant tissues such as flower buds and roots. Were identified following the uceS8.3 promoter cis regulatory elements that may be responsible for gene expression profile controlled by this promoter. Modules of this promoter, when compared with the CaMV35S promoter and the uceS8.3 itself demonstrated a difference in expression in plant tissues. Cis regulatory elements as ROOTMOTIFPABOX1, POLLEN1LELAT52, MRE, Sp1 and Ibox. The set of specific cis elements located in the promoter uceS8.3 modules may be the minimum necessary elements to control expression in leaf and flower bud tissues. The quantitative expression analysis and fluorometric GUS assays leaf and root tissues have demonstrated a correlation between transcript levels and the specific activity levels of a ??-glucuronidase enzyme in module 2 (720pb), but there is a difference in the balance of these levels between uceS8.3 promoter and Module 4 (170pb). The studies presented here demonstrated that the promoter and its modules has high ability to drive expression in flower tissues and roots, may be used and applied to different types of biotechnologically biotic stresses, including insect pests and nematodes. / Promotores g??nicos regulam a express??o de genes, quantitativamente e qualitativamente. As sequ??ncias regulat??rias possuem elementos cis e trans atuantes que v??o direcionar e posicionar corretamente a RNA polimerase para que haja o processo de transcri????o do DNA. A engenharia gen??tica de plantas, por meio da transforma????o de plantas, expressando genes de interesse, vem utilizando, na maioria dos estudos, o promotor CaMV35S de car??ter constitutivo. Um novo promotor isolado de soja, denominado uceS8.3 ?? tamb??m um promotor constitutivo demonstrando conduzir a express??o em diferentes tecidos vegetais. A an??lise da express??o do gene uidA, GUS, demonstrou que o perfil de express??o controlada pelo promotor uceS8.3 ?? compar??vel ou superior ao promotor CaMV35S em tecidos vegetais, como bot??o floral e raiz. Foram identificados, na sequ??ncia do promotor uceS8.3, elementos cis regulat??rios que podem ser respons??veis pelo perfil de express??o g??nica controlada por esse promotor. Os m??dulos desse promotor, quando comparados com o promotor CaMV35S, e o pr??prio uceS8.3 demonstraram uma diferen??a de express??o nos tecidos vegetais. Elementos cis regulat??rios como ROOTMOTIFPABOX1, POLLEN1LELAT52, MRE, Sp1 e I-box. O conjunto de elementos cis espec??ficos, localizados nos m??dulos do promotor uceS8.3, podem ser os elementos m??nimos necess??rios para controlar a express??o em tecidos de folha e bot??o floral. A an??lise de express??o quantitativa e de ensaios fluorim??tricos de GUS nos tecidos folha e raiz, demonstraram uma correla????o entre os n??veis de transcrito e os n??veis de atividade espec??fica da enzima ??-glucuronidase no m??dulo 2 (720pb), por??m h?? uma diferen??a na correla????o destes n??veis entre o promotor uceS8.3 e o m??dulo 4 (170pb). Os estudos aqui apresentados demonstraram que o promotor uceS8.3 e seus m??dulos possuem alta capacidade de conduzir express??o em tecidos florais e ra??zes, podendo ser utilizado e aplicado biotecnologicamente para diferentes tipos de estresses bi??ticos, incluindo insetos-praga e nemat??ides.

Made available in DSpace on 2014-08-20T13:25:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Tese_Clauber_Mateus_Priebe_Bervald.pdf: 1713348 bytes, checksum: c9ae92634bc72e4a44156ded5d351214 (MD5) Previous issue date: 2009-08-09 / The use of sequences of DNA has been the base of comparative genomics for evolutionary studies. The transfer of information from model species to agricultural species has been revolutionizing the molecular genetics and strategies of crop improvement. The combination of classic methods of genetics and breeding with molecular technologies of genomic analysis opens a new perspective for the increase of the understanding of the genetic basis and the acceleration of breeding programs. Bioinformatics is becoming a tool that will be an essential part of the plant scientific research contributing to this challenge, and allowing inferences of function, structure and evolution of genes and genomes, search of markers, primers design, among other possibilities. In this sense, three studies of comparative genomics in grasses were accomplished, using bioinformatics tools. In the first work, the objective was to analyze the microsatellite abundance in genome fractions of 13 species of the genus Oryza, describing the rates, frequencies and pattern of distribution of the different microsatellites. The microsatellite frequency varies inversely proportional to the size of the genome of the specie of the genus Oryza. The A genome species presented the highest occurrences and frequencies for all types and total microsatellites. The trimers composed by cytosines and guanines presented the percentile largest of occurrence among the species, without direct relationship with the GC content of the species. In the second work, the promoter region of 1,000 bases pairs of the genes OsNramp of Oryza sativa subsp japonica cv. Nipponbare was investigated as for the abundance of cis-acting elements. The sequences were analyzed using the software Signal Scan Search of the website Plant Cis-acting Regulatory DNA Elements (PLACE) to the identification of different cis-acting elements present in each one of the promoter regions. Were detected 170 different cis-acting elements in the upstream region of the genes members of the family OsNramp subsp japonica cv. Nipponbare. A total of 14 elements were common to the eight members of the family OsNramp subsp japonica cv. Nipponbare. The element CACTFTPPCA1 was the most frequent motif in the promoter region of the genes of the family OsNramp of Oryza sativa subsp japonica cv. Nipponbare. The objective of the last work was to compare the sequences of oats with the species Arabidopsis, barley, rice, sugarcane, Sorghum, wheat and corn, looking for to infer evolutionary relationships of those species with the oats. Sequences of eight species of plants evaluable at the present moment, in the Unigene data bank in the National Center for Biotechnology Information - NCBI were downloaded and comparisons with oat made using the BLASTn and tBLASTx tools. It was observed that the bank of ESTs of oats UNIGENE-NCBI consists from many sequences a little similar to other species compared to nucleotides (46,72%) and aminoacids (74,97%). Only 4,56% of the sequences present in the UNIGENE-NCBI oat EST bank presents high similarity with sequences of mono and dicotyledonous species. / O uso de seqüências de DNA tem sido à base da genômica comparativa para estudos evolucionários e a transferência de informações de espécies modelo para espécies agrícolas tem revolucionado a genética molecular e estratégias de melhoramento das culturas. A combinação de métodos clássicos de genética e melhoramento com tecnologias moleculares de análise genômica abre uma nova perspectiva para a ampliação do conhecimento das bases genéticas e aceleração de programas de melhoramento. A bioinformática está se tornando em uma ferramenta que será parte essencial na pesquisa científica de plantas e que poderá contribuir muito para este desafio, permitindo fazer inferências de função, estrutura e evolução de genes e genomas, busca de marcadores, desenho de primers, entre outras possibilidades. Neste sentido, três estudos de genômica comparativa em gramíneas foram realizados, utilizando a bioinformática como ferramenta. No primeiro trabalho, o objetivo do trabalho foi analisar a abundância de microssatélites no genoma de 13 espécies do gênero Oryza obtidas do GeneBank do National Center for Biotechnology Information NCBI, com programa SSRLocator, descrevendo as taxas, freqüências e padrão de distribuição dos diferentes microssatélites. A freqüência de microssatélites varia inversamente proporcional ao tamanho do genoma da espécie no gênero Oryza. As espécies de genoma A apresentam as maiores freqüências para todos os tipos de microssatélites e totais no gênero Oryza. Os trímeros compostos por citosinas e guaninas apresentam o maior percentual de ocorrência entre as espécies de gênero Oryza, sem relação direta com o conteúdo GC da espécie. No segundo trabalho, a região promotora de 1000 pares de bases dos genes OsNramp de Oryza sativa subsp japonica cv. Nipponbare foi investigada quanto à abundância de elementos cis-acting. As seqüências foram analisadas utilizando o programa Signal Scan Search do portal Plant Cis-acting Regulatory DNA Elements (PLACE) para a identificação dos diferentes elementos cis-acting presentes em cada uma das regiões promotoras. Foram detectados 170 diferentes elementos cis-acting na região promotora dos genes membros da família OsNramp, sendo um total de 14 elementos comuns a região promotora dos oito membros da família gênica OsNramp de Oryza sativa subsp. japonica. O elemento CACTFTPPCA1 foi o motivo mais freqüente na região promotora dos genes membros da família OsNramp de Oryza sativa subsp. japonica. O objetivo do último trabalho foi comparar as seqüências de ESTs de aveia com as espécies Arabidopsis, cevada, arroz, cana-de-açúcar, sorgo, trigo e milho, buscando inferir relações evolutivas dessas espécies com a aveia. Seqüências de oito espécies de plantas disponíveis atualmente, no banco de dados Unigene no National Center for Biotechnology Information - NCBI foram baixadas e as comparações com a aveia foram feitas utilizando as ferramentas de BLASTn e tBLASTx. Observou-se que o banco de ESTs de aveia UNIGENE-NCBI consiste de muitas seqüências pouco similares a outras espécies comparados a nucleotídeos (46,72%) e aminoácidos (74,97%). Uma minoria de 4,56% das seqüências presentes no banco de ESTs de aveia UNIGENE-NCBI apresentam alta similaridade com seqüências de espécies de mono e dicotiledôneas.

Made available in DSpace on 2014-08-20T13:32:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 dissertacao_lara_dias.pdf: 2572863 bytes, checksum: 41207696775098ff734edf871864bf12 (MD5) Previous issue date: 2011-02-14 / The current challenges in plant breeding are to maximize the productivity of major crop species and to create means for exploring novel crop environments. One of these environments is the lowland hydromorphic soils that are proper for the irrigated rice crop. Adapting other crops to this environment could reduce the incidence of diseases, pests and weeds, therefore benefiting from a crop rotation system. When a plant is exposed to abiotic stresses, it has to cope with environmental changes through physiological and anatomic changes that need quick gene expression responses, i.e., changes in active/silenced status as well as in the rates of transcription. Cis-acting regulatory elements have straight relationship with transcription factors (TF) in complex signaling networks. This TF binding sites (cis-elements) are the functional DNA elements that influence temporal and spatial transcriptional activity. We investigated possible patterns of sequences that can be inferred about the mechanisms that plants use to develop under flooding stress. This search for possible homologies between the various cis-elements would lead us to performed interactive analyses about how plants use their molecular mechanisms responding to abiotic stresses. Online databases were searched, looking for genes previously described in literature which are expressed in response to flooding in Oryza sativa, Arabidopsis thaliana and their homologous in Glycine max and Zea mays. The 1.0 Kb upstream portion of each gene was extracted and analyzed in silico. Besides, all the promoters of these four species were subjected to a tool for searching for novel signals, intending to find new motif patterns. Our in silico analysis shows that from 259 cis elements found in PLACE for all promoters of Arabidopsis and rice, 12 of them are common to both species, and are distinguished by having high frequency. Using the MEME program two consensus motifs could be found among the species Oryza sativa and Zea mays. These could represent new cis elements patterns, because they had relatively high occurrences in the gene promoters and they are related to conserved sequences in monocots. The analysis here presented shows important points for future studies related to the waterlogging stress and unmasking molecular tolerance mechanisms to this typical stress. From the data generated, it will be possible to direct experiments on genetic transformation with target genes and/or cis elements in order to attribute some characteristic in plants, such as those found in rice, so they can develop in an environment with O2 deprivation. / Os atuais desafios no melhoramento de plantas são maximizar a produtividade das principais espécies cultivadas e criar meios para explorar uma variedade de ambientes de cultivo. Um desses ambientes são os solos hidromórficos de planícies alagadas. A adaptação de outras culturas a este ambiente poderia reduzir a incidência de doenças, pragas e plantas daninhas, se beneficiando de um sistema de rotação de culturas. Quando uma planta é exposta a estresses abióticos ela tem que lidar com as alterações ambientais através de mudanças fisiológicas e anatômicas, as quais necessitam de rápidas mudanças na expressão gênica, ou seja, no seu estado inicial, bem como nas taxas de transcrição. Elementos regulatórios de ação cis têm relação direta com fatores de transcrição (FT) em complexas redes de sinalização. Estes sítios de ligação de FTs são elementos funcionais de DNA que influenciam a atividade transcricional de forma temporal e espacial. Neste trabalho, foram investigados possíveis padrões de seqüências que se possam inferir sobre os mecanismos que as plantas utilizam para se desenvolver na condição do alagamento. Essa busca por possíveis homologias entre os vários elementos cis permite realizar análises interativas sobre como as plantas utilizam seus mecanismos moleculares para responder a estresses abióticos. Bancos de dados online foram utilizados, na busca de genes previamente descritos em literatura e que são expressos em resposta ao alagamento em Oryza sativa, Arabidopsis thaliana e seus homólogos em Glycine max e Zea mays. A porção de 1,0 Kb a montante de cada gene foi extraída e analisada in silico. Além disso, todos os promotores das quatro espécies foram submetidos a busca por uma variedade de sinais, com a intenção de encontrar novos padrões de motivos de DNA. Esta análise mostrou que, dos 259 elementos cis encontrados em promotores de Arabidopsis e arroz, 12 deles são comuns a ambas as espécies e se distinguem do restante por terem alta freqüência. Utilizando o programa MEME dois motivos consenso foram encontrados entre as espécies Oryza sativa e Zea mays. Estes podem representar novos padrões de elementos cis, pois apresentaram ocorrências relativamente elevada nos promotores de genes e são relacionados com seqüências conservadas em monocotiledôneas. A análise aqui apresentada mostra pontos importantes para futuros estudos relacionados ao estresse por alagamento e auxilia na descoberta de mecanismos moleculares de tolerância ao alagamento nas plantas. A partir dos dados gerados, será possível direcionar experimentos de transformação genética a fim de atribuir alguma característica às plantas, tais como aqueles encontrados no arroz, para que possam se desenvolver em um ambiente com privação de O2.

Xylella fastidiosa é uma bactéria gram-negativa, não flagelada, agente causal de doenças de importância econômica como a doença de Pierce nas videiras e a clorose variegada dos citros (CVC) nas laranjeiras. O objetivo do presente trabalho foi realizar análises in silico das sequências promotoras dos genes deste fitopatógeno em uma tentativa de arrecadar novas evidências para o melhor entendimento da dinâmica de regulação transcricional de seus genes, incluindo aqueles envolvidos em mecanismos de patogenicidade e virulência. Para tanto, duas estratégias foram utilizadas para predição de elementos cis-regulatórios em regiões promotoras do genoma da cepa referência 9a5c, comprovadamente associada à CVC. A primeira, conhecida como phylogenetic footprinting, foi empregada para identificação de elementos regulatórios conservados em promotores de unidades transcricionais ortólogas, levando em consideração o conjunto de genes de X. fastidiosa e 7 espécies comparativas. O critério para identificação de unidades transcricionais ortólogas, isto é, unidades trancricionais oriundas de espécies distintas e cujos promotores compartilham elementos cis-regulatórios, foi paralelamente estudado utilizando-se informações regulatórias das bactérias modelos: Pseudomonas aeruginosa, Bacillus subtilis e Escherichia coli. Os resultados obtidos com análise de phylogenetic footprinting nos permitiu acessar a rede regulatória transcricional da espécie de forma compreensiva (global). Foram estabelecidas 2990 interações regulatórias, compreendendo 80 motivos distribuídos nos promotores de 56.8% das unidades transcricionais do genoma de X. fastidiosa. Na segunda estratégia recuperamos informações regulatórias experimentalmente validadas em E. coli e complementamos o conhecimento de dez regulons de X. fastidiosa, através de uma metodologia de scanning (varredura), dos quais algumas interações regulatórias já haviam sido previamente descritas por outros trabalhos. Destacamos os regulons de Fur e CRP, reguladores transcricionais globais, que se mostraram responsáveis pela modulação de genes relacionados a mecanismos de invasão e colonização do hospedeiro vegetal entre outros. Por fim, análises comparativas em regiões regulatórias correspondentes entre cepas foram realizadas e diferenças possivelmente associadas a particularidades fenotípicas foram identificadas entre 9a5c e J1a12, um isolado de citros não virulento, e 9a5c e Temecula1, um isolado de videira causador da doença de Pierce. / Xylella fastidiosa is a gram-negative, non-flagellated bacterium responsible for causing economically important diseases such as Pierce\'s disease in grapevines and Citrus Variegated Clorosis (CVC) in sweet orange trees. In the present work we performed in silico analysis on promoter sequences of protein-coding genes from this phytopathogen, including those involved in virulence and pathogenic mechanisms, in an attempt to better understand the underlying transcriptional regulatory dynamics. Two strategies for cis-regulatory elements prediction were applied on promoter sequences from 9a5c strain genome, a proven causal agent of CVC. The first one, known as phylogenetic footprinting, involved the prediction of regulatory motifs conserved on promoter sequences of orthologous transcription units from X. fastidiosa and a set of 7 comparatives species. The criteria to identify orthologous transcription units, i. e., those from different species and whose promoter sequences share at least one common regulatory motif, was studied based on regulatory information available for model organisms: Pseudomonas aeruginosa, Bacillus subtilis and Escherichia coli. The results obtained with the phylogenetic footprinting analysis permitted us to access the underlying transcriptional regulatory network from the species in a comprehensive manner (genome-wide), with a total of 2990 regulatory interactions corresponding to 80 predicted motifs distributed on promoter sequences of 56.8% of all transcription units. In the second strategy regulatory information from E. coli was recovered and used to expand the knowledge of ten regulons in X. fastidiosa, through a scanning process, of which some regulatory interactions were previously described by independent studies. We emphasize some genes related to host invasion and colonization present in the Fur and CRP regulons, two global transcription regulators. Lastly, comparative analysis on corresponding regulatory regions among strains were performed and differences possibly associated to phenotypic variation were identified between 9a5c and J1a12, a non-virulent strain isolated from orange trees, and between 9a5c and Temecula1, a strain associated to Pierce\'s disease on grapevines.

Xylella fastidiosa é uma bactéria gram-negativa, não flagelada, agente causal de doenças de importância econômica como a doença de Pierce nas videiras e a clorose variegada dos citros (CVC) nas laranjeiras. O objetivo do presente trabalho foi realizar análises in silico das sequências promotoras dos genes deste fitopatógeno em uma tentativa de arrecadar novas evidências para o melhor entendimento da dinâmica de regulação transcricional de seus genes, incluindo aqueles envolvidos em mecanismos de patogenicidade e virulência. Para tanto, duas estratégias foram utilizadas para predição de elementos cis-regulatórios em regiões promotoras do genoma da cepa referência 9a5c, comprovadamente associada à CVC. A primeira, conhecida como phylogenetic footprinting, foi empregada para identificação de elementos regulatórios conservados em promotores de unidades transcricionais ortólogas, levando em consideração o conjunto de genes de X. fastidiosa e 7 espécies comparativas. O critério para identificação de unidades transcricionais ortólogas, isto é, unidades trancricionais oriundas de espécies distintas e cujos promotores compartilham elementos cis-regulatórios, foi paralelamente estudado utilizando-se informações regulatórias das bactérias modelos: Pseudomonas aeruginosa, Bacillus subtilis e Escherichia coli. Os resultados obtidos com análise de phylogenetic footprinting nos permitiu acessar a rede regulatória transcricional da espécie de forma compreensiva (global). Foram estabelecidas 2990 interações regulatórias, compreendendo 80 motivos distribuídos nos promotores de 56.8% das unidades transcricionais do genoma de X. fastidiosa. Na segunda estratégia recuperamos informações regulatórias experimentalmente validadas em E. coli e complementamos o conhecimento de dez regulons de X. fastidiosa, através de uma metodologia de scanning (varredura), dos quais algumas interações regulatórias já haviam sido previamente descritas por outros trabalhos. Destacamos os regulons de Fur e CRP, reguladores transcricionais globais, que se mostraram responsáveis pela modulação de genes relacionados a mecanismos de invasão e colonização do hospedeiro vegetal entre outros. Por fim, análises comparativas em regiões regulatórias correspondentes entre cepas foram realizadas e diferenças possivelmente associadas a particularidades fenotípicas foram identificadas entre 9a5c e J1a12, um isolado de citros não virulento, e 9a5c e Temecula1, um isolado de videira causador da doença de Pierce. / Xylella fastidiosa is a gram-negative, non-flagellated bacterium responsible for causing economically important diseases such as Pierce\'s disease in grapevines and Citrus Variegated Clorosis (CVC) in sweet orange trees. In the present work we performed in silico analysis on promoter sequences of protein-coding genes from this phytopathogen, including those involved in virulence and pathogenic mechanisms, in an attempt to better understand the underlying transcriptional regulatory dynamics. Two strategies for cis-regulatory elements prediction were applied on promoter sequences from 9a5c strain genome, a proven causal agent of CVC. The first one, known as phylogenetic footprinting, involved the prediction of regulatory motifs conserved on promoter sequences of orthologous transcription units from X. fastidiosa and a set of 7 comparatives species. The criteria to identify orthologous transcription units, i. e., those from different species and whose promoter sequences share at least one common regulatory motif, was studied based on regulatory information available for model organisms: Pseudomonas aeruginosa, Bacillus subtilis and Escherichia coli. The results obtained with the phylogenetic footprinting analysis permitted us to access the underlying transcriptional regulatory network from the species in a comprehensive manner (genome-wide), with a total of 2990 regulatory interactions corresponding to 80 predicted motifs distributed on promoter sequences of 56.8% of all transcription units. In the second strategy regulatory information from E. coli was recovered and used to expand the knowledge of ten regulons in X. fastidiosa, through a scanning process, of which some regulatory interactions were previously described by independent studies. We emphasize some genes related to host invasion and colonization present in the Fur and CRP regulons, two global transcription regulators. Lastly, comparative analysis on corresponding regulatory regions among strains were performed and differences possibly associated to phenotypic variation were identified between 9a5c and J1a12, a non-virulent strain isolated from orange trees, and between 9a5c and Temecula1, a strain associated to Pierce\'s disease on grapevines.