Made available in DSpace on 2015-03-26T13:42:30Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 3476957 bytes, checksum: 7b79218599a11932aefca465d11aafc6 (MD5) Previous issue date: 2013-07-29 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The present work reports results from the research developed at the "International consortium for the sequencing of the genome and transcriptome of the common bean (Phaseolus vulgaris)" (Prosul/CNPq and CYTED) project conducted at Embrapa Rice and Beans (CNPAF) and the Federal University of Viçosa (UFV), which is composed of two distinct subprojects: Sequencing and characterization of the BACs-ends and Identification and development of SNPs markers in common bean . The dissert were structured in two chapters, each derived from their respective subprojects, containing the objectives and the main results presented below: Chapter 1- With the intention of amplifying and deepening the understanding about the P. vulgaris genome structure and composition, the goal of this study was to generate BAC-end sequences (BESs) from one BAC (Bacterial Artificial Chromosome) library and analyze the sequences for the presence of SSRs and genomic annotation. In total, 52,270 BESs were generated and processed equaling 32 Mbp (6.5%) of the P. vulgaris genome, with 39% of GC content. A total of 3,789 BES-SSRs were found, one for every 8.36 kb. Of these, 2,000 SSRs were appropriated for the development of molecular markers, of these 194 were evaluated and 40 were characterized for genetic and operational aspects. Of the 52,270 BESs, approximately, 2% contained sequences that encode transcription factors and 3% contained transposable elements. Through the comparison with the NCBI non-redundant protein database, it was possible to identify putative functions for 24,321 BESs, accounting for 46.53% of the total sequences analyzed. According to Gene Ontology (GO) terms functional categories were assigned to 19,363 BESs involved in biological process (52%), molecular function (65%) and cellular component (22%). This study allowed us to successfully identify BES-SSRs, highly polymorphic, searching for SSRs motifs of tri- to hexanucleotides, adding appropriate genetic features and with the potential to be used in the common bean genetic breeding programs. Additionally, the generated and processed BESs were integrated into the international project of common bean genome sequencing assisting in the composition and assembly of the genome. Chapter 2- The objectives of this study were to evaluate and compare the informativeness of 58 SSRs (24 SSRs-di dinucleotide microsatellites and 34 BES-SSRs tri- to hexanucleotide microsatellites) and 345 SNPs, as suited tools to P. vulgaris breeding programs. A germplasm set of 88 genotypes compounded of 55 breeding material and 33 landraces was evaluated, including eight biparental combinations derived from inter and intra-gene pool crosses. The SSRs-di displayed higher average of alleles/locus (9.916) and gene diversity (72.1%), exhibiting a superior capacity to distinguish the whole group of genotypes. Fourteen SSRs, out of the 58, with a considerable number of private alleles (over 14.93/locus) and high levels of gene diversity (84%), discriminated all 88 genotypes. The polymorphic SNPs, among inter (78.2%) and intra-gene pool (17.7%) combinations, were evaluated concerning their employment in genetic mapping. The approaches utilized to infer the genetic population structure presented correspondent results among all classes of markers, differentiating the genotypes within Andean and Mesoamerican gene pools. The SNPs, however, evidenced a superior (K = 2, FST = 0.895) competence to differentiate between the two gene pools. Furthermore, the SSRs-di distinguished, within Mesoamerican gene pool, the breeding material and the landraces germplasm (K = 3). Despite the high levels of linkage disequilibrium for both SSRs and SNPs, the latter yielded higher levels (84.92%). The linkage disequilibrium levels dropped when Andean and Mesoamerican genotypes were analyzed separately. The SSRs and SNPs distribution in P. vulgaris genome was abundant and random. Concerning the breeding program, SSRs and SNPs genotyping panels are now available, allowing the germplasm origin to be disclosed. In addition, a group of polymorphic SNPs, between several biparental populations, presents itself as an extension of such technology in the development of high-density genetic maps, with a substantial marker overlapping through crosses. This study contributes for the integration of genomic tools within breeding programs, connecting feasible and low cost techniques with efficient/wide genome sampling of the common bean. / Este trabalho apresenta resultados de pesquisas desenvolvidas no âmbito do Projeto Consórcio internacional para o sequenciamento do genoma e do transcriptoma do feijoeiro comum (Phaseolus vulgaris) (Prosul/CNPq e CYTED) conduzido na Embrapa Arroz e Feijão (CNPAF) e na Universidade Federal de Viçosa (UFV), sendo este composto por dois subprojetos distintos: Sequenciamento e caracterização das pontas de BACs e Identificação e desenvolvimento de marcadores SNPs em feijoeiro comum . A dissertação foi estruturada em dois capítulos, cada um derivado de um subprojeto, contendo os objetivos e os principais resultados apresentados a seguir: Capítulo 1- Com o intuito de ampliar e aprofundar o conhecimento sobre a estrutura e composição do genoma de P. vulgaris este estudo teve como objetivo sequenciar uma biblioteca BAC (Bacterial Artificial Chromosome) a partir de suas extremidades (BESs BAC-end sequences) e analisar as sequências quanto à presença de SSRs e a anotação genômica. Ao todo, 52.270 BESs foram geradas e processadas equivalendo a 32 Mpb (6,5%) do genoma de P. vulgaris, com conteúdo de GC estimado em 39%. Foram encontrados um total de 3.789 BES-SSRs, um a cada 8,36 kb. Destes, 2.000 foram adequados para o desenvolvimento de marcadores moleculares, dos quais 194 foram avaliados e 40 deles foram caracterizados quanto a aspectos genéticos operacionais. Das 52.270 BESs, aproximadamente 2% continham sequências que codificavam fatores de transcrição e 3% continham elementos transponíveis. Através da comparação com o banco de dados não-redundante de proteínas do NCBI, foi possível identificar funções putativas para 24.321 BESs, contabilizando 46,53% do total de sequências analisadas. Com base nos termos do Gene Ontology (GO), foram atribuídas categorias funcionais a 19.363 BESs inseridas em processos biológicos (52%), função molecular (65%) e componente celular (22%). Este estudo permitiu identificar com sucesso BES-SSRs altamente polimórficos, buscando motivos SSRs de tri- a hexanucleotídeos, agregando características genéticas adequadas e com potencial de serem utilizados no programa de melhoramento genético de feijoeiro comum. Adicionalmente, as BESs geradas e processadas foram integradas ao projeto internacional de sequenciamento do genoma de feijoeiro comum auxiliando na composição e montagem do mesmo. Capítulo 2- O objetivo desse estudo foi avaliar e comparar o poder de informação genética de um grupo de 58 marcadores SSRs (24 SSRs-di microssatélites dinucleotídeo e 34 BES-SSRs microssatélites tri- a hexanucleoídeo) e 345 SNPs para aplicações no melhoramento genético de P. vulgaris. Foram avaliados 88 genótipos representativos de 55 acessos melhorados e 33 variedades tradicionais, incluindo oito combinações biparentais composta por cruzamentos inter- e intra-pool gênico. Os SSRs-di apresentaram maior média de alelos por loco gênico (9,916) e revelaram maior diversidade genética média (72,1%), sendo o grupo de marcadores com o maior poder de discriminação genética entre indivíduos. Entre os 58 SSRs, 14 com uma elevada média de alelos privativos (14,93/loco) e diversidade genética (84%) possibilitaram a discriminação individual dos 88 genótipos. Os SNPs polimórficos entre cruzamentos biparentais, intra- (17,7%) e inter-pool gênico (78,2%), foram avaliados quanto à aplicação prática no mapeamento genético. As abordagens utilizadas para inferir a estrutura genética populacional apresentaram resultados similares entre os grupos de marcadores, discriminando os genótipos nos pools gênicos Mesoamericano e Andino, com a maior diferenciação genética (K = 2, FST = 0,895) apresentada pelos SNPs. Os SSRs- di possibilitaram discriminar dentro do pool gênico Mesoamenricano o germoplasma melhorado e tradicional (K = 3). O desequilíbrio de ligação testado para todos os marcadores foi elevado, sendo maior para os SNPs (84,92%), reduzindo significativamente quando avaliado separadamente para os genótipos Andinos e Mesoamericanos. A distribuição dos SSRs e SNPs foi ampla e aleatória em todo o genoma de P. vulgaris. Em termos de resultados práticos para o programa de melhoramento, neste estudo foram derivados painéis de genotipagem operacionais baseado em SSRs e SNPs com alto e eficiente poder de discriminação do germoplasma por origem. Adicionalmente, um conjunto de SNPs polimórficos entre diversas populações biparentais representa uma aplicação adicional dessa tecnologia para geração de mapas genéticos de alta densidade compreendendo uma proporção substancial de marcadores compartilhados entre cruzamentos. Esse estudo contribui para a integração crescente da genômica nos programas de melhoramento, aliando metodologias de genotipagem acessíveis e a baixos custos que permitem amostrar de modo eficiente e/ou amplo o genoma de feijoeiro comum.

Submitted by Ricardo Cedraz Duque Moliterno (ricardo.moliterno@uefs.br) on 2016-07-11T23:08:58Z No. of bitstreams: 1 Jumara Marques Souza_tese.pdf: 2615056 bytes, checksum: b21b8de1cf3cd6d4e050ce8ae830c183 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-07-11T23:08:58Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Jumara Marques Souza_tese.pdf: 2615056 bytes, checksum: b21b8de1cf3cd6d4e050ce8ae830c183 (MD5) Previous issue date: 2015-09-28 / Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Cient?fico e Tecnol?gico - CNPq / Disturbances affect plant populations in different ways, and their understanding is extremely important to define management strategies and biodiversity conservation. Such disturbances may be natural, as in the case of fire initiated by lightning, or can be anthropogenic, as the extraction of natural products. In both cases, populations of plants under interference from disturbances may increase or decrease, being necessary to understand its effects on populations in the long run. A key plant for conservation is Vellozia aff. sincorana L.B.Sm. & Ayensu (Velloziaceae), is an important species for the conservation of rupestrian fields of the western portion of the Serra do Sincor?, which is endemic. The largest area of distribution of this species, popularly know as candomba, is within the limits of the Chapada Diamantina National Park (CDNP), Bahia, Brazil, where it has a elevated cover. Candomb? branches are target of extraction in the region, which are destined to ignite wood stoves. In addition to this anthropic disturbance, V. aff. sincorana is also frequently affected by fires, which despite being a natural phenomenon are largely generated by human activity in CDNP. The fire has a marked effect on V. aff. sincorana, as it stimulates their mass flowering and synchronic, with no registration of flowering in this species in the absence of fire. This study evaluated the effects of fire in individuals of V. aff. sincorana in space and stages structure and the population dynamics of this species. In addition, simulations were performed with different frequencies fire, harvest intensities, and the association of fire and harvesting in order to assess the possibilities of using fire as management tool of harvest to this species. For analyzes involving harvest, the two techniques used by candomb? collectors in the region (removal of whole adult plants or branches) were simulated. For this study, individuals of V. aff. sincorana were marked, measured and monitored on 16m? plots over two censuses (2012 and 2013) in six populations, three unaffected by fire since 2008, and three affected by recent fires (2011 or 2012), approximately 40 days before the first census. In total, we monitored 1,617 individuals in 56 plots. The results showed that the recent fire affects individuals of V. aff. sincorana stimulating flowering and increases in canopy area, plant height and number of rosettes. Populations had lower rates of mortality and recruitment, however, in areas without recent fire, both the recruitment by seeds and mortality of juveniles were higher. The distribution of individuals was aggregate in all populations, averaging two individuals per m?. The recent fire caused changes in distribution of individuals in class of life stages. In general, populations tended to have higher concentration of adults. The reproduction stimulus by fire increases fertility and causes growth of recent fire populations, so the recent fire encourages population increase of V. aff. sincorana, while in absence of fire populations tended to decrease. The simulation results showed that populations of V. aff. sincorana tend to decrease with increasing the gap between the fire events. In harvest simulations, the growth of population was negatively affected by the decrease in harvest intervals and no fire. The results showed that the harvesting technique of whole adult is not sustainable and that the maintenance of the populations of V. aff. sincorana depends on the survival of individuals, mostly adults. In general, we find evidence that the conservation of V. aff. sincorana and its management for extractive purposes depend on periodic fire occurrence. / Os dist?rbios afetam as popula??es vegetais de diversos modos, sendo sua compreens?o de extrema import?ncia para defini??o de estrat?gias de manejo e conserva??o da biodiversidade. Tais dist?rbios podem ter origem antr?pica ou n?o, a exemplo do fogo iniciado por raio e da extra??o de produtos naturais. Em ambos os casos, as popula??es de plantas sob interfer?ncia podem crescer ou diminuir demasiadamente, sendo necess?ria a compreen??o dos efeitos em longo prazo dos dist?rbios nas popula??es. Vellozia aff. sincorana L.B.Sm. & Ayensu (Velloziaceae) ? uma esp?cie importante para a conserva??o dos campos rupestres da por??o ocidental da Serra do Sincor?, da qual ? end?mica. A maior ?rea de distribui??o dessa esp?cie, popularmente conhecida como candomb?, encontra-se dentro dos limites do Parque Nacional da Chapada Diamantina (PNCD), Bahia, Brasil, onde apresenta uma elevada cobertura. Os ramos do candomb? s?o alvo de extrativismo na regi?o, os quais s?o destinados a acender fog?es a lenha. Al?m desse dist?rbio antr?pico, V. aff. sincorana tamb?m ? frequentemente afetada por inc?ndios, que apesar de serem um fen?meno natural, s?o majoritariamente originados pela a??o humana no PNCD. O fogo tem um efeito marcante sobre V. aff. sincorana, j? que estimula sua flora??o em massa e sincr?nica, n?o havendo registros de flora??o da esp?cie na aus?ncia de fogo. O presente estudo avaliou os efeitos do fogo nos indiv?duos de V. aff. sincorana, na estrutura espacial e de est?dios, bem como na din?mica populacional dessa esp?cie. Al?m disso, foram realizadas simula??es com diferentes frequ?ncias de fogo, intensidades de colheita, e da associa??o entre fogo e colheita, a fim de avaliar as possibilidades do uso do fogo como ferramenta do manejo extrativista dessa esp?cie. Para as an?lises envolvendo colheita, foram simuladas as duas t?cnicas utilizadas pelos coletores de candomb? na regi?o (retirada de plantas adultas inteiras ou a de ramos). Para esse estudo, os indiv?duos de V. aff. sincorana foram marcados, medidos e acompanhados em parcelas de 16m? durante dois censos (2012 e 2013) em seis popula??es, tr?s n?o afetadas por fogo desde 2008, e tr?s afetadas por inc?ndios recentes (2011 ou 2012), aproximadamente 40 dias antes do primeiro censo. No total, foram acompanhados 1.617 indiv?duos distribu?dos em 56 parcelas. Os resultados evidenciaram que o fogo recente afeta os indiv?duos de V. aff. sincorana estimulando ? flora??o e aos incrementos em ?rea da copa, altura da planta e produ??o de rosetas. As popula??es apresentaram baixas taxas de mortalidade e recrutamento, por?m, nas ?reas sem fogo recente, tanto o recrutamento via sementes quanto a mortalidade de juvenis foram maiores. A distribui??o dos indiv?duos foi agregada em todas as popula??es, com m?dia de dois indiv?duos/m?. O fogo recente provocou mudan?as na distribui??o dos indiv?duos entre as classes de est?dios de vida. Em geral, as popula??es tenderam ? maior concentra??o de adultos. A reprodu??o estimulada por fogo aumenta a fertilidade e ocasiona crescimento das popula??es rec?m-incendiadas, de modo que o inc?ndio recente favoreceu o aumento populacional de V. aff. sincorana, enquanto na sua aus?ncia as popula??es tenderam ? diminui??o. Os resultados das simula??es evidenciaram que as popula??es de V. aff. sincorana tendem ? diminui??o com o aumento do intervalo entre os eventos de fogo. Nas simula??es de colheita, o crescimento das popula??es foi afetado negativamente pela diminui??o dos intervalos de colheita e aus?ncia de fogo. Os resultados evidenciaram que a t?cnica de colheita de adultos inteiros n?o ? sustent?vel e que a manuten??o das popula??es de V. aff. sincorana depende da sobreviv?ncia dos indiv?duos, principalmente os adultos. De modo geral, encontramos ind?cios de que a conserva??o de V. aff. sincorana e seu manejo para fins extrativistas dependem da ocorr?ncia peri?dica do fogo.