Made available in DSpace on 2014-08-20T14:06:15Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao_Luciano_Carlos_da_Maia.pdf: 2299013 bytes, checksum: 1ea0e6e151a64a565fee2caf64a2b9d7 (MD5) Previous issue date: 2007-04-05 / The classic plant breeding methods are responsible for the major advances of modern agriculture. However, molecular biology and genomic techniques have provided insights into how further advance in genetic gains. Molecular markers have been successfully applied in genetic mapping and marker assisted selection in many plant species. Rice after the complete sequence of its genome, has been more and more used as a model for cereal improvement. Currently, strategies have been relying on the transference of information between the model genome (rice) and other grasses, making that the information generated in rice and for other major crops such as maize, wheat and rice can be also used to improve orphan grass crops. Microsatellites (SSRs) have been described as the preferred type of marker to be used in these studies. Given these features of rice and SSRs and aiming to evaluate the abundance of these markers on the rice genome and their availability for public use, a computational tool was developed. This tool search’s and characterizes these loci, applies primer design and searchs for anchoring sites for the primers in genomic databases of any species. It also, evaluates the affectivity of transposition of these markers by simulating a PCR. All SSRs found in the rice genome were analyzed and primers were designed for all loci in chromosome 1 and simulated against the other rice chromosomes, giving an idea of potentially duplicated regions across the genome. / O uso de várias classes de marcadores moleculares tem sido implementado em mapeamento genético e na seleção assistida de várias espécies vegetais. O arroz, após o sequenciamento completo do seu genoma, tem sido proposto como um modelo genético entre as várias espécies gramíneas de importância agronômica. Modernamente, uma estratégia tem sido adotada com base na transferência de informações da genômica estrutural dessas gramíneas, sendo que, desta forma, o conhecimento obtido em espécies com maiores investimentos técnicos como o milho, trigo e o arroz, possam ser utilizados também nas gramíneas com menores níveis tecnológicos de pesquisa. A classe dos marcadores moleculares conhecida como microssatélites é atualmente descrito como preferencial nestes estudos. Dadas essas características do arroz e dos microssatélites, com objetivo de se conhecer a riqueza desses marcadores no genoma do arroz e a disponibilização desses para a utilização pública, foi desenvolvido uma ferramenta computacional para busca e caracterização desses locos, desenho de primers e busca por sítios de ancoramento para os primers em bancos de dados genômicos de qualquer espécie, avaliando dessa forma, a transposição de marcadores moleculares entre espécies através da simulação da PCR. Foram analisadas e descritas todas as possíveis ocorrências de microssatélites no genoma do arroz e desenhados primers para os locos encontrados no cromossomo 1, que posteriormente foram usados para a simulação da PCR contra os demais cromossomos do arroz, resultando o número de amplificações possíveis para cada conjunto de primers e suas respectivas regiões genômicas.

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.

Orientador: Gonçalo Amarante Guimarães Pereira / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-13T04:49:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 JordaoJunior_Hamilton_M.pdf: 4716055 bytes, checksum: 76e45403d648d6e136baab29418a9ac0 (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: Melhoristas de cana-de-acucar tentam há muito tempo desenvolver um sistema confiavel de identificacao genetica baseado em marcadores moleculares para ajudar programas de melhoramento genetico. Alem disso, a União Internacional para a Proteção de Novas Variedades de Plantas (UPOV) tambem procura por um sistema que atenda os padrões de um teste DHE (Distinguibilidade, Homogeneidade e Estabilidade) podendo ser usado para apoiar ou substituir o processo de caracterização morfológica convencional em processos de registro de variedades. Um processo de descoberta e validacao de marcadores microssatelites usando um banco de dados de ESTs como unica fonte de sequencias de DNA foi estabelecido no trabalho e um sistema de identificação genetica baseada em marcadores microssatelites para cana-de-acucar foi desenvolvido para apoiar o melhoramento de variedades de cana-de-acucar e processos de registro de variedades. Um banco de dados de sequencias expressas (ESTs) com 352.122 sequencias foi avaliado para identificacao de motivos de microssatelite e 150 loci com alto polimorfismo observado in silico foram selecionados e validados em dois sistemas de resolução: Polyacrylamide Gel Electrophoresis (PAGE) e Sequenciador de DNA. Um conjunto de 10 loci foi selecionado de acordo com os valores de Conteudo de Informação Polimorfica (PIC) e qualidade visual do perfil cromatografico. A capacidade do sistema de discriminar individuos foi avaliada em 1.205 acessos de cana-de-acucar eespecies relacionadas. Uma combinação de tres loci foi suficiente para distinguir todos os acessos com pelo menos duas diferenças (alelos discriminatorios). A reprodutibilidade do sistema foi testada em um grande numero de amostras obtidas de diversos tecidos, origens geograficas distintas e plantulas de dois metodos de propagacao por cultura de tecido (meristema e calo), mostrando-se confiavel. O sistema de identificação genética preenche todos os requisitos para distinguibilidade, homogeneidade e estabilidade (teste DHE). O sistema pode tambem ter muitas aplicações uteis em programas de melhoramento de cana-de-acucar, tais como controle da identidade de acessos que compoem um banco de germoplasma, determinação de paternidade e rastreabilidade de clones em fase de seleção. / Abstract: Sugarcane breeders have been for long trying to develop a reliable molecular marker- based fingerprinting system that could aid their breeding programs. In addition, the International Union for the Protection of New Varieties of Plants (UPOV) has also been looking for such a system that, once it meets the standard of a DUS (Distinctness, Uniformity and Stability) test could be used to support or replace conventional morphological characterization used routinely to guarantee breeders property rights. A process of discovery and validation of microsatellites markers using EST database as the sole source for DNA sequences was established in this work and a microsatellite-based fingerprinting system for sugarcane was developed to support breeding of sugarcane varieties and property rights issues. An Expressed Sequence Tag (EST) database with 352,122 sequences was screened for microsatellite motifs and 150 loci with the highest polymorphism observed in silico were selected and validated in two fragment resolution systems, Polyacrylamide Gel Electrophoresis (PAGE) and automated DNA sequencer. A set of 10 loci was selected according to the Polymorphism Information Content (PIC) values and visual quality of chromatographic profiles. The capacity of the system to discriminate individuals was evaluated in 1,205 accessions of sugarcane and related species. A combination of three loci was sufficient to distinguish all accessions with the standard limit of at least two differences (discriminatory alleles). The reproducibility of the system was tested in large numbers of samples obtained from different tissues, distinct geographical origins, and plantlets from two tissue culture propagation methods (meristem and callus) and proved to be reliable. This fingerprinting system fulfills plant protection requirements for distinctness, uniformity, and stability (DUS test). The system may also have many useful applications in a sugarcane breeding program such as identification of mislabeled accessions in a germplasm bank, paternity determination and tracking of breeding populations. / Mestrado / Bioquimica / Mestre em Biologia Funcional e Molecular

Orientador: Vera Nisaka Solferini / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-18T11:33:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Sujii_PatriciaSanae_M.pdf: 17345942 bytes, checksum: f238cb8a37114affa63e3106ca0b1db9 (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: Matas de terra-firme da Amazônia são formações florestais extensas e podem ser encontradas compondo grandes florestas contínuas. Existem diversos estudos a respeito da estrutura genética populacional de espécies presentes nessas florestas, mas são poucos os trabalhos que buscam compreender a estruturação genética ao longo da Amazônia. A castanheira-do-brasil é uma espécie monotípica, Bertholletia excelsa, endêmica de matas de terra-firme e distribuída ao longo de quase toda extensão da Amazônia. Este trabalho teve como objetivo avaliar a estruturação genética de populações de Bertholletia excelsa ao longo da Amazônia e verificar se a estruturação é influenciada pela distância que as separa. Foi coletado material de 379 indivíduos, pertencentes a nove subpopulações distribuídas em cinco estados brasileiros. Foram desenvolvidos sete marcadores microssatélites que foram somados a outros quatro anteriormente publicados, para genotipagem das amostras. Análises populacionais intra e interpopulacionais foram realizadas para avaliar a diversidade genética e sua estruturação. As estimativas de distância genética encontradas foram correlacionadas com diferentes fatores para encontrar possíveis causas para estruturação. O número de alelos encontrado em cada subpopulação foi baixo. Os alelos presentes em diferentes subpopulações e suas frequências apresentaram grande variação, em especial quando comparadas subpopulações mais distantes. Foi observado FIS negativo para cinco das subpopulações e não significativamente diferente de zero para as quatro demais, indicando excesso de heterozigotos. A estruturação em micro-escala, quando presente, foi pequena. Os valores encontrados para estimativas de estrutura em macro-escala foram bastante variáveis, sendo observada diferenciação genética muito baixa ('teta' = 0,02) a muito alta ('teta' = 0,244). A estrutura genética encontrada pode ser analisada considerando três escalas: (i) intrapopulacional; (ii) entre subpopulações separadas por distâncias moderadas (<500km); e (iii) entre subpopulações separadas por grandes distâncias. Em todas as escalas, foi encontrada correlação significativa entre a estruturação genética e a distância que separa os pares de indivíduos ou subpopulações, indicando ser esse um fator importante para estruturação, mas com influência também de outros fatores, principalmente em escalas geográficas maiores / Abstract: Amazonian upland forests are wide formations and can compose large continuous forests. There are several studies about population genetic structure of species in this kind of forest, but there are few studies that aim to understand the genetic structure along the Amazon. Brazil-nut tree is a monotypic species, Bertholletia excelsa, endemic to upland forests and distributed along almost the entire expanse of the Amazon. This study aimed to evaluate genetic structure of Bertholletia excelsa populations over Amazon and verify if the structuring is influenced by distance between them. Material from 379 individuals was collected in nine subpopulations distributed in five states. Seven microsatellites markers were developed to the species and were used with four others, previously published, to samples genotyping. Analyses within and among populations were performed to evaluate genetic diversity and population structure. Genetic distance estimates were correlated to different potential factors to find possible causes to genetic structure. A few alleles were found in each subpopulation and considerable variation was observed in alleles found in each subpopulation and in their allele frequencies, especially when compared very distant subpopulations. Heterozygote excess was observed in five subpopulations while in the other four subpopulations non-significantly different from zero estimates of FIS were found. Fine-scale structure, when present, was small. Estimates to inter population genetic structure varied from low ('teta' = 0,02) to higt ('teta' = 0,244) values. B. excelsa genetic structure can be analysed considering three different scales: (i) within population; (ii) among moderately distant populations (<500km); and among very distant subpopulations. At all scales, significant correlations were found between genetic structure and geographic distance between pairs of individuals or populations. It may indicate that distance is an important factor to this population's genetic structure, but probably there are other factors acting together, especially at great geographical scales / Mestrado / Genetica Vegetal e Melhoramento / Mestre em Genética e Biologia Molecular

Orientadores: Luciana Lasry Benchimol, Anete Pereira de Souza / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-13T09:26:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Oblessuc_PaulaRodrigues_M.pdf: 2069238 bytes, checksum: 9bb655ec20a8c552a66d533e2467aa51 (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: O feijão comum (Phaseolus vulgaris L.) é o legume mais consumido em todo o mundo. O melhoramento do feijoeiro busca ferramentas robustas de transferência de genes de resistência à doenças para cultivares de interesse. A doença da mancha angular, causada pelo fungo Pseudocercospora griseola (Sacc.) Crous & U. Braun, é responsável por grandes prejuízos aos produtores de feijão. Novo mapa genético para feijão utilizando marcadores microssatélites foi desenvolvido a partir de uma população segregante de 380 linhagens endogâmicas. A população foi gerada pelo cruzamento entre a variedade 'IAC-UNA' (Mesoamericana/suscetível) e a linhagem 'CAL 143' (Andina/resistente). O mapa UC foi gerado com 198 microssatélites ligados, distribuídos nos onze grupos de ligação, usando LOD mínimo de 3,0 e fração de recombinação máxima de 0,40. O comprimento total de mapa encontrado foi de 1.864,2 cM. Os dados fenotípicos das linhagens da população UC quanto à resistência à mancha angular foram obtidos em condições naturais de infecção por P. griseola, em campo, e em condições controladas de casa de vegetação (raça 60.54). Onze QTLs (Quantitative Trait Loci) associados à resistência a mancha angular foram mapeados por mapeamento por intervalo composto. Sete QTLs foram identificados a partir dos dados fenotípicos de campo e outros quatro QTLs, obtidos dos dados de casa de vegetação. Os efeitos dos QTLs foram quantificados. O total da variação fenotípica explicada foi de 34% no experimento de campo, no qual foi identificado o QTL de maior efeito sobre o fenótipo (9,1%). No experimento de casa de vegetação, foi possível explicar 18% do total da variação fenotípica, sendo obtido o segundo QTL de maior efeito, sendo de 7,2%. Os resultados obtidos neste trabalho indicam um padrão de herança poligênico de resistência à mancha angular, sendo necessária a realização de experimentos fenotípicos com repetições para reduzir os efeitos ambientais e com isso, isolar melhor os efeitos genéticos. / Abstract: Common bean (Phaseolus vulgaris L.) is the most consuming legume worldwide. Common bean breeding is seeking alternatives to transfer resistance genes to cultivars of interest. The angular leaf spot disease caused by the fungus Pseudocercospora griseola (Sacc.) Crous & U. Braun is responsible for great losses for common bean producers. A new genetic map for common bean using microsatellites was obtained from a segregating population of 380 endogamic lines. This population was generated from the 'IAC-UNA' (Mesoamerican/ susceptible) x 'CAL 143' (Andean/resistant) cross. The UC map was generated with 198 microsatellites assigned to eleven linkage groups, using a minimum LOD of 3.0 and a maximum recombinant ratio of 0.40. Total map length found was 1864.2 cM. The angular leaf spot resistance phenotypic data from UC lines was obtained under natural infection condition with P. griseola, on the field, and with controlling greenhouse conditions (race 60.54). Eleven QTLs (Quantitative Trait Loci) were mapped for angular leaf spot resistance using compositive interval mapping. Seven QTLs were identified from field condition and other four QTLs, obtained from greenhouse data. The QTL effects were quantified. Total phenotypic variance explained was 34% on field experiment, in which the major QTL involved on phenotype was identified (9.1%). On the greenhouse experiment it was possible to explain 18% of total phenotypic variance, with the second major QTL, being of 7.2%. The results obtained in this work indicate a polygenic inheritance for angular leaf spot resistance, and it is necessary to carry out new phenotypic experiments with repetitions in order to reduce the environmental effects and, thus, better isolate the genetic effects. / Mestrado / Genetica Vegetal e Melhoramento / Mestre em Genética e Biologia Molecular