A cana-de-açúcar (Saccharum ssp.) é uma cultura valiosa na produção de alimento, fibra e energia para o Brasil e, especialmente, para o estado de São Paulo. Com o advento da biotecnologia, alternativas de melhoramento genético têm despertado a atenção da comunidade científica, sendo etapas cruciais para tais avanços o sequenciamento e a caracterização do genoma das espécies cultivadas. Dada sua natureza poliploide, com frequente aneuploidia, a cana-de-açúcar apresenta dificuldades às práticas convencionais em genômica, de maneira que é vantajoso fazer uso de recursos de sequenciamento de nova geração e de espécies próximas para elucidar de forma mais efetiva o genoma da gramínea. Uma contribuição interessante, nesse sentido, é a caracterização funcional de polimorfismos genéticos existentes entre genótipos do gênero Saccharum, auxiliando investigações relacionadas à genômica de poliploides complexos, desenvolvendo um recurso a ser utilizado futuramente por melhoristas. Esse trabalho realizou a caracterização da variabilidade genômica a partir de dados genotípicos de indivíduos do Painel Brasileiro de Genótipos de Cana-de-Açúcar, obtidos via genotipagem-por-sequenciamento, utilizando como referência o genoma já sequenciado do sorgo. Os sítios variantes (sobretudo polimorfismos de nucleotídeo único) foram detectados com o software FreeBayes e suas possíveis funções e posições foram anotadas com o programa SnpEff. Utilizaram-se estatísticas de genética de populações, como a frequência alélica para várias classes de polimorfimo, o Teste de McDonald & Kreitman (busca de evidêcias de evolução adaptativa) e a heterozigosidade combinada (busca de regiões genômicas com assinatura de seleção), de modo a identificar regiões genômicas potencialmente envolvidas em eventos evolutivos. Os resultados demonstraram a perda de variabilidade entre os genótipos melhorados em relação aos ancestrais, com evidências de assinaturas de seleção, envolvendo questões sensíveis ao funcionamento da maquinaria celular (como respiração e fotossíntese) e a características valoradas para a cultura (destacando-se a resistência a patógenos e a biossíntese da sacarose). Tais indícios fornecem subsídios à compreensão do genoma e ao melhoramento genético desse poliploide. / Sugarcane (Saccharum ssp.) is a valuable crop for food, fiber and energy production in Brazil, especially to the São Paulo State. With the advent of biotechnology, alternatives to breeding have enticed attention of the scientific community, with genome sequencing and characterization being crucial steps to these advances. Because sugarcane is polyploid, with frequent aneuploidy, it presents difficulties to the application of standard practices in genomics, such that it is advantageous to make use of next generation sequencing alternatives and resources from related species to more effectively elucidate the genome of this grass. Thus, an interesting contribution is the functional characterization of genetic polymorphisms from the Saccharum genus, aiding investigations related to genomics of complex polyploids, developing a resource to be used in the future by breeders. Our goal was to perform this characterization with genotypic data from individuals of the Brazilian Panel of Sugarcane Genotypes, obtained by genotyping-by-sequencing (GBS), using as reference the previously sequenced sorghum genome. We called the variants (mainly single nucleotide polymorphisms) with FreeBayes and annotated their functions and positions with SnpEff. We used population genetics statistics, such as the allele frequency, the McDonald & Kreitman Test and the pooled heterozygosity, to identify genomic regions potentially involved in evolutionary events. The results showed a loss of variability between bred genotypes in relation to the ancestors, with evidences of selective sweeps, involving regions related to the cellular machinery (such as respiration and photosynthesis) and specific crop traits (especially disease resistance and sucrose biosynthesis). These results support understanding of the genome and breeding efforts in this polyploid grass.

Martinella Baill. is a small genus of Neotropical lianas within tribe Bignonieae (Bignoniaceae). The genus is monophyletic, well supported by morphological and molecular characters. Members of Martinella have a continuous interpetiolar ridge surrounding the stem, bilobed or 4-5-parted calyces, and minute triangular prophylls of the axillary buds. The most recent taxonomic treatment of Martinella recognized three species: Martinella insignis A.H. Gentry ex Zuntini & L.G. Lohmann, endemic to the Atlantic Forest of eastern Brazil, Martinella iquitoensis A. Samp. [= Martinella insculpta Sprague & Sandwith], and Martinella obovata (Kunth) Bureau & K. Schum., the latter two are widely distributed species from southern Mexico to Bolivia. Generic circumscription remained unchanged since the description of Martinella, although species delimitation and phylogenetic relationships among species within the genus remained unclear or unknown. In this dissertation, I investigated phylogenetic relationships of Martinella, and conducted a taxonomic revision. The phylogenetic reconstruction was based on a hybrid approach that combined high throughput sequencing (HTS) with Sanger sequencing data to infer the phylogeny of Martinella based on broad sampling of characters and individuals. Three complete and three nearly-complete plastomes were sequenced, assembled, and annotated. In addition, sequences of the plastid markers ndhF and rpl32-trnL and the nuclear marker pepC were obtained for additional samples, covering the morphological diversity and geographic distribution of members of the genus. The tree that resulted from the analysis of the complete dataset (Sanger + HTS) is fully resolved, representing the most robust estimate of phylogenetic relationships of Martinella to date. This phylogeny identified five main clades that are recognized as five species in the taxonomic revision of the genus. These five species represent the three previously recognized species plus two new species, Martinella lanuginosa Kataoka & L.G. Lohmann and Martinella tomentosa Kataoka & L.G. Lohmann. The taxonomic revision of the genus presents detailed descriptions for all five taxa, a complete list of synonyms, distribution maps, illustrations, and indications of conservation status for all species recognized. This thesis highlights the importance of in-depth taxonomic studies of selected lineages, especially in megadiverse regions such as the Neotropics, where sampling lacunae still persist / Martinella Baill. é um gênero pequeno de lianas neotropicais pertencente à tribo Bignonieae (Bignoniaceae). O gênero é monofilético, bem sustentado por caracteres morfológicos e moleculares. Os membros de Martinella apresentam uma crista interpeciolar contínua em torno do caule, cálices bilobados ou 4-5-lobados, e profilos da gema axilar triangulares e reduzidos. O tratamento taxonômico mais recente de Martinella reconheceu três espécies: Martinella insignis A. H. Gentry ex Zuntini & L.G. Lohmann, endêmico da Mata Atlântica do leste do Brasil, Martinella iquitoensis A. Samp. [= Martinella insculpta Sprague & Sandwith], e Martinella obovata (Kunth) Bureau & K. Schum., as duas últimas são amplamente distribuídas do sul do México até a Bolívia. A circunscrição genérica permaneceu inalterada desde a descrição de Martinella, embora a delimitação das espécies e as relações filogenéticas dentro do gênero permanecessem pouco claros ou desconhecidos. Nesta dissertação, investiguei as relações filogenéticas de Martinella e realizei uma revisão taxonômica. A reconstrução filogenética foi baseada em uma abordagem mista que combinou dados de sequenciamento em larga escala (HTS) e dados de sequenciamento Sanger para inferir a filogenia de Martinella com base em uma ampla amostragem de caracteres e indivíduos. Três plastomas completos e três plastomas quase completos foram sequenciados, montados e anotados. Além disso, sequências dos marcadores plastidiais ndhF e rpl32-trnL e do marcador nuclear pepC foram obtidas para amostras adicionais, cobrindo a diversidade morfológica e a distribuição geográfica dos membros do gênero. A árvore resultante da análise da matriz de dados completa (Sanger + HTS) é totalmente resolvida, representando a estimativa mais robusta das relações filogenéticas de Martinella até o momento. Essa filogenia identificou cinco clados principais que são reconhecidos como cinco espécies na revisão taxonômica do gênero. Essas cinco espécies representam as três espécies previamente reconhecidas, e dois novos táxons, Martinella lanuginosa Kataoka & L.G. Lohmann e Martinella tomentosa Kataoka & L.G. Lohmann. A revisão taxonômica do gênero apresenta descrições detalhadas de todos os cinco táxons, uma lista completa de sinônimos, mapas de distribuição, ilustrações, e indicações do status de conservação de todas as espécies reconhecidas. Esta dissertação destaca a importância de estudos taxonômicos aprofundados de linhagens selecionadas, especialmente em regiões megadiversas como a região neotropical, onde lacunas de amostragem ainda persistem

Orientador: Vera Fernanda Martins Hossepian de Lima / Coorientador: Danísio Prado Munari / Coorientador: Rodrigo Pelicioni Savegnago / Coorientador: Marcos vinícius Barbosa da Silva / Banca: Lenira El Faro Zadra / Banca: Joslane Noely dos Santos Gonçalves Cyrillo / Banca: Ricardo da Fonseca / Banca: João Ademir de Oliveira / Resumo: Considerando painéis de SNP (do inglês Single Nucleotide Polymorphism, polimorfismo de nucleotídeo único) objetivou-se descrever o perfil genômico populacional de bovinos leiteiros da raça Gir por meio da caracterização de linhagens desta população e inferir sobre a variabilidade genética utilizando informações de animais provenientes de diversas fazendas do Brasil. Após o controle de qualidade de genótipos e amostras, foram obtidos 1987 SNP bialélicos em cromossomos autossomos presentes nos painéis HD e 50K SNP, em um painel resultante de SNP em comum dos dois painéis, 21K SNP. Distâncias genéticas entre os marcadores foram obtidas e, por meio da decomposição espectral, foram gerados os componentes principais. A análise multivariada de componentes principais, em um contexto de estrutura populacional, permite inferir sobre a variabilidade genética utilizando informações de parentesco entre os animais. A determinação do número de agrupamentos foi realizada com o procedimento k-means, utilizando a distância genética entre os animais, que permite identificar subgrupos genéticos na população, com moderada-alta qualidade de agrupamento, com coeficiente correlação cofenética equivalente a 0,66. O parentesco, heterozigosidade esperada (He) e observada (Ho), coeficientes de endogamia, desequilíbrio de ligação (LD) e tamanho efetivo populacional, baseados exclusivamente em informações genômicas também foram obtidos. Os resultados evidenciaram quatro diferentes agrupamentos genéticos, ... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The objective was to describe the genomic structure of Gir dairy cattle population through the characterization of lineages of this population and infer about the genetic variability considering information from animals from several farms in Brazil using panels of SNP (Single Nucleotide Polymorphism). After quality control of genotypes and samples, we obtained 1987 biallelic SNPs on autosomal chromosomes present in the HD panels and 50K SNP, in a resultant panel of SNPs in common from to two panels, 21K SNP. Genetic distances between the markers were obtained and, through spectral decomposition, the principal components were generated. Multivariate analysis of principal components, in a context of population structure, allows inferring about genetic variability using relatedness information between animals. The determination of the number of clusters was performed using the k-means procedure, using the genetic distance between the animals, which allows the identification of genetic subgroups in the population, with moderate-high quality of grouping, with a coefficient correlation coefficient equivalent to 0.66. Expected heterozygosity (He) and observed (Ho), coefficients of inbreeding, linkage disequilibrium (LD) and effective population size (Ne) based exclusively on genomic information were also obtained. The results evidenced four different genetic groups, defined as breeding lineages of the Gir dairy breed of Brazil, indicating that the use of a few breeders or their descendants with greater intensity and also due to the different origins of the ancestors, formed the different genetic groups, which are composed of animals from various farms. There was little relationship between the animals and this was reflected in the average inbreeding coefficient, and the average inbreeding obtained for all the individuals was 0.017, evi... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

Orientador: Maria Elisabete Jorge Amaral / Coorientador: Nedenia Bonvino Stafuzza / Banca: Vera Fernanda Martins Hossepian de Lima / Banca: Luciane Madureira de Almeida / Resumo: No presente estudo, cinco novos genes codificantes de proteínas foram selecionados para o mapeamento do cromossomo 6 bubalino (BBU6). Os novos genes (muc1, ppp1r7, psmd4, tshb e gtf2b) foram testados com a tecnologia de PCR resultando em produtos de PCR adequados ao mapeamento utilizando-se um painel de células somáticas híbridas irradiadas, denominado BBURH5000. Os resultados obtidos mostraram uma freqüência de retenção (FR) do produto de PCR de cada gene nas diferentes linhagens do painel com variação de 13,3% (gtf2b) a 26,6% (psmd4). A análise comparativa entre os mapas RH do BBU6 e a sequência do cromossomo 3 bovino permitiu indicar a localização dos novos genes no cromossomo 6 bubalino / Abstract: In this study, five new protein coding genes were select for mapping buffalo chromosome 6. The new genes (muc1, ppp1r7, psmd4, tshb and gtf2b) were tested using PCR technology resulting in PCR products suitable for mapping using a radiation hybrid panel (BBURH5000). The retention frequency of the PCR products in each hybrid cell line of the panel showed the percentage from 13,3% (gtf2b) to 26,6% (psmd4). Comparative analysis between the buffalo chromosome 6 RH map and the sequence from bovine chromosome 3 allowed to assign the location of the new genes on buffalo chromosome 6 / Mestre

Orientador: Maurício Mello de Alencar / Coorientador: Danísio Prado Munari / Banca: Roberto Carvalheiro / Banca: Luciana Correia de Almeida Regitano / Banca: Nedenia Bonvino Stafuzza / Resumo: Recentes avanços tecnológicos possibilitaram a utilização de dados genômicos na avaliação de animais de produção. Os marcadores do tipo SNP ("Single Nucleotide Polymorphism") estão entre os mais utilizados para estudos do genoma bovino, pois estão presentes em grande quantidade e podem estar associados a regiões do genoma que atuam em características de interesse econômico. Fatores como a redução dos custos de genotipagem e a alta densidade dos painéis de marcadores possibilitaram que esta tecnologia seja utilizada em larga escala. Os objetivos deste trabalho foram avaliar o desequilíbrio de ligação (DL) e a conservação da fase do desequilíbrio de ligação (FDL) entre animais da raça Canchim e do grupo genético MA; e aplicar a metodologia "Generalized Quase- Likelihood Score" para estudo de associações genômica entre SNPs e características de peso corporal ao nascimento (PN), ao desmame (PD) e ao sobreano (PS); perímetro escrotal ao desmame (PED) e ao sobreano (PES); e idade ao primeiro (IPP) e segundo (ISP) parto nestes mesmos animais. Foram utilizados 285 animais da raça Canchim (proporção Charolês-Zebu igual a 62,5 % e 37,5%) e 114 animais do grupo genético MA (proporção aproximada Charolês-Zebu igual a 65,6% e 34,4%) genotipados para o painel de alta densidade BovineHD - Illumina® bead chip (777k). Para o estudo de DL e FDL as informações dos genótipos de alta densidade foram concatenadas com o mapa de genótipos de menor densidade (BovineSNP50 v2 bead chip) que possui aproximadamente 50 mil SNPs (50k), realizando assim a redução da densidade dos marcadores. Foram realizadas análises para animais Canchim, MA e Canchim + MA. O painel de 777k mostrou-se mais eficiente para estudo do DL e FDL quando comparado ao painel de 50k, pois apresentou elevada conservação de FDL (acima de 0,80)... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Recent technological advances have enabled to use genomic data in livestock evaluation. Single nucleotide polymorphism (SNP) are one of the most widely used genetic markers because they are widely spread along the genome and also could be associated with traits of economic interest. High-throughput panels are becoming interesting for the producers as the cost of genotyping reduces. The objectives of this study were to evaluate the extent of linkage disequilibrium (LD) and the phase of linkage disequilibrium (PLD) between Canchim animals and MA genetic group; and to apply the "Generalized Quasi-Likelihood Score" method to perform a genome wide association study with birth weight (BW), weaning weight (WW), yearling weight (YW), scrotal circumference at weaning (SCW), scrotal circumference at yearling (SCY), age at first calving (AFC), and age at second calving (ASC). Analyses considered 285 Canchim animals (Charolais-Zebu proportion of 62.5% - 37.5%) and 114 animals of the MA genetic group (Charolais-Zebu proportion of 65.6% - 34.4%) genotyped with the BovineHD - Illumina Bead® chip (777k). Two marker densities were used for the LD and PLD analyses; one considered the 777k panel while the other considered a reduced panel which was resulted from a combined information of the high-throughput panel and the BovineSNP50 chip bead v2 map from Illumina®. These analyses were carried out for Canchim, MA, and Canchim + MA animals. PLD conservation was high in both panels, but only the 777k panel had higher mean r2 (LD measure) equal to 0.38, 0.34, and 0.31 at distances from 0.00 to 0.0025 Mb, 0.0025 to 0.0050 Mb, and 0.0050 to 0.0075 Mb in the Canchim + MA analysis. After this step, genome wide associations were carried out using the Generalized Quasi-Likelihood Score method (GQLS), which considers the logistic regression to associate phenotypic information... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

Orientador: Lucia Galvão de Albuquerque / Coorientador: Roberto Carvalheiro / Banca: Fernando Sebastián Baldy Rey / Banca: Rusbel Raul Aspilcueta Borquis / Resumo: Na seleção genômica os estudos se concentram em estimar a habilidade ou acurácia de predição genômica. A acurácia de predição pode ser afetada por muitos fatores como a herdabilidade da característica, o tamanho efetivo da população, a densidade dos marcadores, o tamanho do genoma, o número de loci afetando a característica e distribuição dos seus efeitos, o desequilíbrio de ligação e o tipo e número de informações fenotípicas usadas nas análises estatísticas. Contudo, muitos desses fatores podem ser direta ou indiretamente afetados pela edição do conjunto de marcadores, podendo influenciar a acurácia de predição genômica. Para os estudos de associação genômica ampla a falta de qualidade dos dados genômicos pode levar a resultados falso-negativos ou positivos na fase de descoberta das regiões associadas a características de importância econômica. Além disso, o controle de qualidade pode levar a perdas de marcadores que capturam uma proporção significativa da variância genética. Sendo assim, este estudo teve como objetivos avaliar o efeito do controle de qualidade, da densidade e da frequência alélica dos marcadores sobre a seleção genômica e o efeito do controle de qualidade dos marcadores nos estudos de associação genômica ampla, em bovinos da raça Nelore. Para isso foram utilizadas informações fenotípicas, genotípicas e de pedigree provenientes de fazendas que integram os programas de melhoramento genético da DeltaGen e CRV Paint. Foram utilizadas as características idade ao primeiro parto, peso à desmama e peso ao sobreano. Os animais foram genotipados com o painel Illumina Bovine HD, que contém, aproximadamente, 777.000 SNPs. Os fenótipos foram pré-corrigidos para os efeitos fixos, utilizando um modelo animal uni-característica. Para a seleção genômica foram criados 1) três cenários com diferentes limiares de exclusão dos SNPs de acordo com os critérios de controle... / Abstract: In the genomic selection, the main objective of studies is to estimate the ability or accuracy of genomic prediction. The accuracy of genomic prediction can be influence for the following factors: heritability of the trait, effective population size, maker density, genome, number of loci affecting the trait and distribution of their effects, linkage disequilibrium and number and type of phenotype information used in the statistical analyzes. However, many of this factors described above may be directly or indirectly influenced by the quality control of the makers and, as a consequence, the accuracy of genomic prediction may be affected. For genome-wide association studies, the low quality data can lead to false-negative or positive results in the discovery phase of the regions associated with economic traits. On the other hand, the use of a quality control may remove markers that capture a significant proportion of the genetic variance. Therefore, the objective of this study was evaluate the effect of quality control, density and allele frequency of markers on the genomic selection and the effect of quality control of makers on genome-wide association studies in Nellore breed. Phenotype, genotype and pedigree information, belonging to two breeding programs - DeltaGen and CRV Paint, were used. Age at first calving, weaning weight and yearling weight traits were studied. The animals were genotyped using the Illumina Bovine HD panel which contains 777 thousand SNP markers, approximately. The phenotype was corrected by the fixed effects using a single trait animal model. To the genomic selection were created: 1) three scenarios with different exclusion threshold of SNP markers according to quality control criteria; 2) seven sub panels with different markers density ranging from 10,000 to 734,272 SNP markers; and 3) five bins of markers based on the minor allele frequency. In the genomic selection "Genomic ... / Mestre

Orientador: Lucia Galvão de Albuquerque / Coorientador: Maria Eugênia Mercadante / Coorientador: Arione Augusti Boligon / Banca: Fernando Sebastián Baldi Rey / Banca: Roberto Carvalheiro / Banca: Lenira El Faro Zadra / Banca: Daniela Andressa Lino Lourenço / Resumo: A crescente demanda por produção alimentar sustentável tem motivado uma re-estruturação no setor de produção de carne objetivando a obter produtos de melhor qualidade sem aumentar os custos de produção. Alimentação animal é o componente econômico mais importante dos sistemas de produção de carne bovina. Devido ao tradicional processo de refrigeração após o abate, se faz necessário uma adequada cobertura de gordura na carcaça para garantir a sua preservação e qualidade desejável para consumo. A seleção para eficiência alimentar não tem sido eficaz, principalmente devido aos custos elevados e dificuldade para obter os fenótipos. A aplicação da seleção genômica utilizando polimorfismos de nucleotídeo único (SNPs) pode diminuir o custo de avaliação animal, bem como o intervalo de geração. No entanto, ainda não há consenso entre os pesquisadores sobre a melhor metodologia para a obtenção predição genômica para cada característica. O objetivo deste estudo foi comparar métodos de avaliação genômica usando o painel de marcadores do tipo SNP de alta densidade (BovineHD BeadChip - Illumina) para eficiência alimentar e identificar regiões genômicas associadas à características de carcaça em uma pequena população de bovinos de corte. Após o controle de qualidade, um total de 437197 genótipos ficou disponível para 761 animais da raça Nelore do Instituto de Zootecnia, Sertãozinho, SP, Brasil. O conjunto de dados continha 896 informações fenotípicas para as características de eficiência, como a consumo residual de alimentar (CAR), taxa de conversão alimentar (TCA), ganho em peso médio diário (GMD), e consumo de matéria seca (CMS), 2.306 informações de ultrassom para a área de olho de lombo (AOL ), 1832 para a espessura de gordura na região lombar (EGL), e 1830 para a espessura de gordura na região da garupa (EGG). Os métodos analisados foram: BLUP tradicional, single step... / Abstract: The growing global demand for safe and sustainable food production has motived a restructuring in the beef production sector aiming the production of better quality products without increasing the productive cost. Animal feeding is the most important economic component of beef production systems. Due the conventional processing of cattle carcasses refrigeration after slaughter, an adequate quality carcass must have enough fat covering to guarantee its preservation and desirable quality for consume. Selection for feed efficiency has not been effective mainly due to difficult and high costs to obtain the phenotypes. The application of genomic selection using single nucleotide polymorphisms (SNPs) can decrease the cost of animal evaluation as well as the generation interval. However, there is no consensus among researches about the best methodology to obtain genomic prediction for each trait. The objective of this study was to compare methods of genomic evaluation using high-density SNP panel (BovineHD BeadChip - Illumina) for feed efficiency traits and to identify genomic regions associated to carcass traits in a small beef cattle population. After quality control, a total of 437,197 SNP genotypes were available for 761 Nelore animals from Institute of Animal Science, Sertãozinho, SP, Brazil. The data set contained 896 records for efficiency traits, such as residual feed intake (RFI), feed conversion ratio (FCR), average daily gain (ADG), and dry matter intake (DMI), 2,306 ultrasound records for longissimus muscle area (LMA), 1,832 for backfat thickness (BF), and 1,830 for rump fat thickness (RF). Methods of analysis were traditional BLUP, single step genomic BLUP (ssGBLUP), genomic BLUP (GBLUP), a Bayesian regression method (BayesCπ) and single-step genome-wide association (ssGWAS). Average accuracies ranged from 0.10 to 0.58 using BLUP, from 0.09 to 0.48 using GBLUP, from 0.06 to 0.49 using BayesCπ and from 0.22 to 0.49 using ... / Doutor

Orientador: Fernando Sebastian Baldi Rey / Coorientador: Rafael Medeiros de Oliveira Silva / Banca: Raysildo Barbosa Lobo / Banca: Claudio de ulhoa Magnabosco / Banca: Daniel Gustavo mansan Gordo / Banca: Daniel Jordan de Abreu Santos / Resumo: Reprodutores múltiplos (RM) é o sistema de manejo mais comum em produção de bovinos de corte principalmente devido a facilidade e baixo custo de manejo. No entanto, RM não permite a identificação de paternidade, tornando o pedigree incompleto um dos principais obstáculos para avaliações genéticas precisas. Existe um crescente interesse na investigação do uso de dados genômicos em modelos com paternidade incerta, visando aumentar a acurácia e diminuir o viés nas avaliações genéticas. Portanto, o objetivo desse estudo foi investigar a aplicação do BLUP e single step genomic BLUP (ssGBLUP) em diferentes cenários com paternidade incerta utilizando dados simulados e reais em bovinos de corte. Foram simulados genótipos, pedigree e fenótipos para idade ao primeiro parto (IPP) e peso aos 550 dias (P550) utilizando herdabilidades baseadas em dados reais (0,12 para IPP e 0,34 para P550). O genoma foi simulado com um comprimento total de 2.333 cM, com 735.293 marcadores bialélicos e 7.000 QTL distribuídos aleatoriamente ao longo dos 29 cromossomos. Foi assumido que os QTLs explicaram 100% da variância genética. Para QTL, a quantidade de alelos variou aleatoriamente de dois a quatro por loci. Foram estudados cenários com 0%, 25%, 50%, 75% e 100% de RM e foram testados quatro tipos de escalas entre as matrizes G e A22. A acurácia e viés foram calculados para cincos grupos: ALL = todos os animais; BULL = apenas touros; GEN = animais genotipados, FEM = fêmeas e YOUNG = machos jovens. O uso ... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Multiple service sire (MS) is the most common mating system in extensive beef production systems mainly due the facility and low management cost. However, MS does not allow the paternity identification, which makes the incompleteness of pedigree one of the main obstacles for accurate genetic evaluations. There is a grown interest to investigate the use of genomic data in uncertain paternity models aiming to increase the accuracy and to decrease bias in genetic evaluations. Therefore, the objective of this study was to investigate the application of BLUP and single step genomic BLUP (ssGBLUP) under different scenarios of uncertain paternity, using simulated and real data in beef cattle population. Genotypes, pedigree, and phenotypes for age at first calving (AFC) and weight at 550 days (W550) were simulated using heritabilities based on real data (0.12 for AFC and 0.34 for W550). The simulated genome had a total length of 2,333 cM, with 735,293 biallelic markers and 7,000 QTLs randomly distributed over 29 BTA. It was assumed that QTLs explained 100% of the genetic variance. For QTL, the amount of alleles per loci ranged randomly from two to four. Uncertain paternity scenarios using 0%, 25%, 50%, 75%, and 100% were studied. Four ways of scaling the mean of the genomic matrix (G) to match the mean of the pedigree relationship matrix among genotyped animals (A22) were tested. Accuracy, bias and inflation were investigated for five groups of animals: ALL = all animals; BULL = only bulls; GEN = genotyped animals; FEM = females; YOUNG = young males. The use of genomic information in the model (ssGBLUP) provided more accurated prediction (ranging from 0.31 to 0.97) than traditional BLUP (ranging from 0.05 to 0.97), especially in the YOUNG group. In real data, all models included contemporary groups and age at calving in classes as fixed effects. The ... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

Orientador: Jesus Aparecido Ferro / Coorientador: Alessandro de Mello Varani / Banca: José Belasque Júnior / Banca: Marcos Tulio de Oliveira / Banca: Maria Teresa Marques Novo Mansur / Banca: Maria Célia Bertolini / Resumo: O Cancro Cítrico é uma importante doença que afeta diversas espécies de citros. Tal doença resulta da infecção pela bactéria Xanthomonas citri subsp. citri (Xac), transmitida pela água, contato ou propagação de folhas infectadas. Estudos comparativos têm mostrado que uma das características mais intrigantes do gênero Xanthomonas é a extraordinária plasticidade do genoma e sua arquitetura altamente mosaica. Isso se deve principalmente a rearranjos genômicos envolvendo diversas ilhas genômicas (GI), sequências de Inserção (IS), e alguns eventos de inserção de profagos. A anotação de IS de alta qualidade em conjunto com a genômica comparativa revelaram um transposon completo da família TN3 no genoma de Xanthomonas citri (ISXax2), contendo diversos genes passageiros efetores do SSTT, incluindo a altamente conservada transglicosilase lítica de mureína (mlt), uma proteína auxiliar do SSTT. Inserção aleatória de transposons foi utilizada para gerar o mutante cromossomal XacΔmltB e mutação sítio-dirigida foi utilizada para gerar o mutante plasmidial XacΔmlt. Usando ISXax2 de Xac como exemplo demonstramos que a cópia plasmidial de mltB (mlt) era funcional e requerida para gerar sintomas in vivo. Ensaios de transposição demonstraram taxas para ISXax2 com uma frequência de cerca de 1.65 x 10-5. Neste estudo nós usamos uma mistura de abordagens experimentais e de bioinformática para elucidar o papel e comportamento desse potencial elemento transponível no plasmídeo de Xac. Demonstramos que a estrutura completa foi capaz de sofrer transposição e que Cassetes de Inserção Móveis (MICs) contendo efetores TAL também poderiam ser mobilizados. Estes resultados mostram forte evidência que em Xac e espécies relacionadas, genes de virulência e patogenicidade podem se espalhar através de um mecanismo de transposição do tipo TN3, usando para tanto plasmídeos conjugativos como vetores intercelulares. Propomos ... / Abstract: Citrus canker (CC) is an important disease affecting many citrus species. It can result from infection by Xanthomonas citri subsp. citri (Xac) and can be transmitted by water, contact or propagation of infected leaves. Comparative studies have shown that one of the most intriguing features within the Xanthomonas genus is the extraordinary genome plasticity and highly mosaic architecture. This is largely the consequence of genomic rearrangements involving several genomic islands (GI), insertion sequences (IS), and few prophages insertion events. High quality IS annotation coupled with comparative genomics revealed a complete transposon of the Tn3 family in the Xanthomonas citri genome (ISXax2), with several T3SEs passenger genes, including a highly conserved lytic murein transglycosylase (mlt), a helper protein of the T3SS. Random transposon insertion was used to generate XacΔmltB and site directed mutagenesis was used to generate the XacΔmlt mutant. Using ISXax2 from Xac as an example we demonstrated that the plasmid copy of mltB (mlt) was indeed functional and required to generate symptoms in vivo. Transposition assays showed transposition rates for ISXax2 with a frequency of about 1.65 x 10-5. In this study we have used a mixture of bioinformatic and experimental approaches to address the role and behavior of such potentially transposable element. We showed that the entire structure was capable of transposition and that MICs (Mobile Insertion Cassettes) containing TAL effectors could also be mobilized. These results provide strong evidence that, in the case of Xac and closely related species, pathogenicity and virulence genes can be spread by a Tn3-like transposition mechanism, using conjugative plasmids as intercellular vectors. We propose that this process is a key agent to modulate the bacterial virulence and the host-specificity in this group of plant pathogens / Doutor

A comparação de genomas é uma importante tarefa na qual a bioinformática pode ser aplicada, uma vez que ela permite a identificação de genes patogênicos, o que, por sua vez, pode auxiliar a combater ou a prevenir o surgimento de doenças. A partir da comparação de genomas, também é possível realizar a análise filogenética, que permite entender as relações evolutivas entre diferentes organismos. Em genomas de bactérias, essa análise geralmente é realizada com base no gene 16S rRNA. Entretanto, apesar de ser amplamente utilizado, filogenias com base nesse gene podem ter dificuldades para diferenciar organismos muito próximos evolutivamente. Essa importância da comparação de genomas e a necessidade de uma metodologia que permita distinguir organismos evolutivamente próximos na análise filogenética motivaram este trabalho, que teve como objetivo implementar ferramentas computacionais para identificar genes homólogos em genomas e, com base nesses genes, gerar filogenias e analisar se é possível distinguir os organismos evolutivamente próximos nessas filogenias. Para tanto, as ferramentas desenvolvidas para identificação de genes homólogos recebem resultados de alinhamentos e os filtram, de modo que dois genes são considerados homólogos se o alinhamento entre eles satisfizer os limiares definidos. Após a identificação das famílias de genes homólogos, tabelas são geradas com informações a respeito dos genes homólogos em cada genoma e, com base nessas tabelas, é possível gerar matrizes de distância e utilizar métodos de agrupamento hierárquico para a geração da filogenia ou realizar alinhamentos múltiplos com os genes identificados para posterior reconstrução filogenética. Além disso, também é possível representar os genes e famílias de genes homólogos por meio de um grafo, que pode auxiliar na escolha dos limiares para filtrar os alinhamentos. Para demonstrar e analisar a aplicabilidade das ferramentas desenvolvidas e das abordagens adotadas, experimentos foram realizados utilizando genomas de bactérias do gênero Xanthomonas, que contém um grande grupo de bactérias que causam doenças em plantas. Os resultados obtidos foram então comparados com filogenias de referência e com resultados de outros experimentos realizados. Essas comparações demonstraram que as famílias de genes homólogos podem ser úteis para distinguir genomas de organismos muito próximos evolutivamente, apesar de que essa abordagem apresentou dificuldades para separar os grupos de genomas mais distantes. Em contrapartida, na filogenia gerada a partir da região 16S rRNA, foi possível diferenciar esses organismos mais distantes, mas não foi possível distinguir os organismos muito próximos. Por fim, os experimentos realizados fornecem indícios de que as ferramentas desenvolvidas e as abordagens adotadas podem ser úteis para diferenciar genomas muito próximos evolutivamente de outros procariotos além das bactérias estudadas neste trabalho / Genome comparison is an important task on which bioinformatics can be used because it allows the identification of pathogen genes which can aid the combat of diseases and to avoid the emerging of new ones. Genome comparison also allows the phylogenetic analysis which provides the understanding of evolutional relations of different organisms. In bacterial genomes, this analysis is commonly based on 16S rRNA gene. Unfortunately, it can present some difficulties to distinguish closely related organisms. This importance of genome comparison and the necessity of a methodology to distinguish organisms that are closely related motivated this study, which aimed the development of computational tools to identify homologous genes in genomes, to use these genes to reconstruct phylogenies and to analyze if it is possible to distinguish closely related organisms on these phylogenies. To achieve this purpose, the developed tools to identify homologous genes receive the alignments results and filter it, such that two genes are homologous if their alignment satisfies the thresholds. After the identification of homologous gene families, the tools generates tables with information about the homologous genes presents in each genome and with these tables it is possible to create distance matrix to be used by hierarchical clustering methods to generate phylogenies or it is possible to perform multiple alignments with the identified genes to accomplish a phylogenetic reconstruction. Besides that, it is possible to represent the genes and homologous gene families in a graph, which can aid the choice of the thresholds to filter the alignments. To demonstrate and analyze the applicability of the developed tools and the approaches chosen in this study, experiments were performed using genomes of the bacterial genus Xanthomonas, which include a group of phytopathogenic bacteria. The results obtained were compared with reference phylogenies and with results of other experiments. These comparisons showed that homologous gene families can be used to differentiate closely related organisms, despite the fact that it presented difficulties to distinguish the groups of genomes that were evolutionarily far from each other. On the other hand, the phylogeny based on 16S rRNA region allows to distinguish the groups of genomes that were distant, but it was not possible to differentiate closely related organisms. As a conclusion, the experiments performed give pieces of evidence that the developed tools and the approaches adopted can be useful to distinguish genomes of closely related organisms of other prokaryotes besides the bacterias considered in this study