Os programas de melhoramento de figueira (Ficus carica L.) por métodos convencionais tais como cruzamentos dirigidos, para a obtenção de novos cultivares, são inviáveis em muitos países, como no Brasil, principalmente pela pequena variabilidade genética encontrada, e pela dificuldade de obtenção de plantas originadas pela fusão de gametas, uma vez que a vespa Blastophaga psenes, responsável pela polinização natural, não existe no país. Desse modo, o melhoramento genético, com o uso de mutagênicos, se torna uma linha de pesquisa importante para a melhoria da cultura, sendo necessário reunir informações sobre essa espécie, principalmente, em relação à sua variabilidade genética, para que projetos de propagação e manejo adequados sejam realizados. Diante do exposto, o objetivo do presente trabalho foi verificar a existência de variabilidade epigenética devido à metilação do DNA em seleções irradiadas de figueiras, entre si e quando comparadas ao principal cultivar comercial, Roxo-de-Valinhos, utilizando as técnicas de MSAP e ELISA, e posterior sequenciamento do DNA, tratado com bissulfito de sódio, para detecção do posicionamento das regiões polimórficas, analisado por ferramentas de bioinformática. Amostras do DNA genômico foram duplamente digeridas com a enzima HpaII (sensível à metilação) ou com o seu isoesquizomero MspI (não sensível à metilação), juntamente com a enzima EcoRI. Foram testadas 14 combinações de primers e obteve-se 87.9%, 10.1% e 2.0%, respectivamente, de regiões não metiladas CCGG, regiões metiladas CmCGG e regiões hemimetiladas hmCCGG, de um total de 553 produtos de amplificação, demostrando que a técnica MSAP é eficiente para detecção de sítios diferencialmente metilados no material genômico estudado, evidenciando sua divergência epigenética. Com o sequenciamento do DNA isolado desses sítios diferencialmente metilados, foi possível verificar diferentes padrões de metilação nos mesmos pelo sequenciamento dos DNAs tratados com bissulfito de sódio, em regiões codificadoras de genes regulatórios do desenvolvimento e amadurecimento dos frutos, além de terem sido encontrados no DNA mitocondrial dos tratamentos, o qual regula o fornecimento de energia em forma de ATP para as plantas, estando intimamente relacionado com o desenvolvimento das mesmas, justificando os diferentes fenótipos encontrados, tanto nos frutos, quanto no crescimento das plantas que sofreram estresse devido à exposição à radiação gama. Pela técnica de imunoquímica (ELISA), utilizando anticorpos anti 5-mC, foram observadas diferenças significativas pelo teste de Tukey, a 95 % de confiabilidade, no conteúdo global de metilação dos DNAs dos tratamentos, indicando que este fator abiótico foi responsável pelas alterações no epigenoma das plantas. Como o material utilizado como controle se encontrou também metilado, uma possível desmetilação dos materiais genômicos pode ser a responsável pela variação fenotípica entre os tratamentos. Diante disso, o estudo futuro da expressão gênica entre os tratamentos torna-se uma estratégia de extrema importância para o entendimento dos complexos sistemas regulatórios, levando à identificação de genes de interesse agronômico para a cultura da figueira, possibilitando a sua manipulação subsequente e propagação de cultivares melhorados para fins comerciais. / The fig tree (Ficus carica L.) breeding programs by conventional methods such as directed crosses, in order to obtain new cultivars, are unworkable in many countries, as in Brazil, mainly by small genetic variability found, and by the difficulty for obtaining plants originated from the fusion of gametes, since the wasp Blastophaga psenes, responsible for natural pollination, doesn`t exist in the country. In this way, the genetic breeding, with the use of mutagenic, becomes an important research line for the improvement of culture, being necessary to gather information about this species, mainly in relation to its genetic variability, for perform propagation projects and appropriate management. Given the above, The objective of this study was to verify the existence of epigenetic variability due to DNA methylation in irradiated fig selections, with each other and when compared to the main commercial cultivar, Roxo-de-Valinhos, using MSAP and ELISA techniques, and subsequent DNA sequencing, treated with sodium bisulfite, for detection of the position of the polymorphic regions, analyzed by bioinformatics tools. Samples of genomic DNA were double-digested with the HpaII enzyme (sensitive to methylation) with its isoschizomer MspI (insensitive to methylation), together with the EcoRI enzyme. Fourteen primer combinations were tested and it was obtained 87.9%, 10.1% e 2.0%, respectively, unmethylated CCGG, methylated CmCGG and hemimethylated regions hmCCGG, from a total of 553 amplification products, displaying, the MSAP technique, efficient for detection of differentially methylated sites in the genomic material studied, demonstrating their epigenetic divergence. With the sequencing of DNA isolated of these differentially methylated sites, it was possible to verify different patterns of methylation in them by sequencing the DNA treated with sodium bisulfite, in coding regions of regulatory genes of the development and fruits ripening, besides they have been found in the mitochondrial DNA of treatments, which regulates the supply of energy in ATP form for the plants, being closely related to their development, justifying the different phenotypes found in both fruits and plant growth that suffered stress due to exposure to gamma radiation. By the technique of immunochemistry (ELISA), using 5-mC antibodies, significant differences were observed by Tukey test, at 95% of trustworthiness, in the global content methylation of the treatments DNA, indicating that this abiotic factor was responsible for the changes in the epigenome of the plants. Since the material used as control was found also methylated, a supposed demethylation of the genomic material may be responsible for phenotypic variation among treatments. Considering this, future study of gene expression between treatments becomes an extreme important strategy for understanding the complex regulatory systems, leading to the identification of genes with agronomic interest for the fig culture, allowing its subsequent manipulation and propagation of improved cultivars for commercial purposes.

Os programas de melhoramento de figueira (Ficus carica L.) por métodos convencionais tais como cruzamentos dirigidos, para a obtenção de novos cultivares, são inviáveis em muitos países, como no Brasil, principalmente pela pequena variabilidade genética encontrada, e pela dificuldade de obtenção de plantas originadas pela fusão de gametas, uma vez que a vespa Blastophaga psenes, responsável pela polinização natural, não existe no país. Desse modo, o melhoramento genético, com o uso de mutagênicos, se torna uma linha de pesquisa importante para a melhoria da cultura, sendo necessário reunir informações sobre essa espécie, principalmente, em relação à sua variabilidade genética, para que projetos de propagação e manejo adequados sejam realizados. Diante do exposto, o objetivo do presente trabalho foi verificar a existência de variabilidade epigenética devido à metilação do DNA em seleções irradiadas de figueiras, entre si e quando comparadas ao principal cultivar comercial, Roxo-de-Valinhos, utilizando as técnicas de MSAP e ELISA, e posterior sequenciamento do DNA, tratado com bissulfito de sódio, para detecção do posicionamento das regiões polimórficas, analisado por ferramentas de bioinformática. Amostras do DNA genômico foram duplamente digeridas com a enzima HpaII (sensível à metilação) ou com o seu isoesquizomero MspI (não sensível à metilação), juntamente com a enzima EcoRI. Foram testadas 14 combinações de primers e obteve-se 87.9%, 10.1% e 2.0%, respectivamente, de regiões não metiladas CCGG, regiões metiladas CmCGG e regiões hemimetiladas hmCCGG, de um total de 553 produtos de amplificação, demostrando que a técnica MSAP é eficiente para detecção de sítios diferencialmente metilados no material genômico estudado, evidenciando sua divergência epigenética. Com o sequenciamento do DNA isolado desses sítios diferencialmente metilados, foi possível verificar diferentes padrões de metilação nos mesmos pelo sequenciamento dos DNAs tratados com bissulfito de sódio, em regiões codificadoras de genes regulatórios do desenvolvimento e amadurecimento dos frutos, além de terem sido encontrados no DNA mitocondrial dos tratamentos, o qual regula o fornecimento de energia em forma de ATP para as plantas, estando intimamente relacionado com o desenvolvimento das mesmas, justificando os diferentes fenótipos encontrados, tanto nos frutos, quanto no crescimento das plantas que sofreram estresse devido à exposição à radiação gama. Pela técnica de imunoquímica (ELISA), utilizando anticorpos anti 5-mC, foram observadas diferenças significativas pelo teste de Tukey, a 95 % de confiabilidade, no conteúdo global de metilação dos DNAs dos tratamentos, indicando que este fator abiótico foi responsável pelas alterações no epigenoma das plantas. Como o material utilizado como controle se encontrou também metilado, uma possível desmetilação dos materiais genômicos pode ser a responsável pela variação fenotípica entre os tratamentos. Diante disso, o estudo futuro da expressão gênica entre os tratamentos torna-se uma estratégia de extrema importância para o entendimento dos complexos sistemas regulatórios, levando à identificação de genes de interesse agronômico para a cultura da figueira, possibilitando a sua manipulação subsequente e propagação de cultivares melhorados para fins comerciais. / The fig tree (Ficus carica L.) breeding programs by conventional methods such as directed crosses, in order to obtain new cultivars, are unworkable in many countries, as in Brazil, mainly by small genetic variability found, and by the difficulty for obtaining plants originated from the fusion of gametes, since the wasp Blastophaga psenes, responsible for natural pollination, doesn`t exist in the country. In this way, the genetic breeding, with the use of mutagenic, becomes an important research line for the improvement of culture, being necessary to gather information about this species, mainly in relation to its genetic variability, for perform propagation projects and appropriate management. Given the above, The objective of this study was to verify the existence of epigenetic variability due to DNA methylation in irradiated fig selections, with each other and when compared to the main commercial cultivar, Roxo-de-Valinhos, using MSAP and ELISA techniques, and subsequent DNA sequencing, treated with sodium bisulfite, for detection of the position of the polymorphic regions, analyzed by bioinformatics tools. Samples of genomic DNA were double-digested with the HpaII enzyme (sensitive to methylation) with its isoschizomer MspI (insensitive to methylation), together with the EcoRI enzyme. Fourteen primer combinations were tested and it was obtained 87.9%, 10.1% e 2.0%, respectively, unmethylated CCGG, methylated CmCGG and hemimethylated regions hmCCGG, from a total of 553 amplification products, displaying, the MSAP technique, efficient for detection of differentially methylated sites in the genomic material studied, demonstrating their epigenetic divergence. With the sequencing of DNA isolated of these differentially methylated sites, it was possible to verify different patterns of methylation in them by sequencing the DNA treated with sodium bisulfite, in coding regions of regulatory genes of the development and fruits ripening, besides they have been found in the mitochondrial DNA of treatments, which regulates the supply of energy in ATP form for the plants, being closely related to their development, justifying the different phenotypes found in both fruits and plant growth that suffered stress due to exposure to gamma radiation. By the technique of immunochemistry (ELISA), using 5-mC antibodies, significant differences were observed by Tukey test, at 95% of trustworthiness, in the global content methylation of the treatments DNA, indicating that this abiotic factor was responsible for the changes in the epigenome of the plants. Since the material used as control was found also methylated, a supposed demethylation of the genomic material may be responsible for phenotypic variation among treatments. Considering this, future study of gene expression between treatments becomes an extreme important strategy for understanding the complex regulatory systems, leading to the identification of genes with agronomic interest for the fig culture, allowing its subsequent manipulation and propagation of improved cultivars for commercial purposes.

Submitted by Johnny Rodrigues (johnnyrodrigues@ufcg.edu.br) on 2018-09-28T18:12:22Z No. of bitstreams: 1 VILMA MARIA SUDÉRIO - DISSERTAÇÃO PPGEQ 1995..pdf: 12571558 bytes, checksum: 00b0d5b9a33da42cdeac794bde348de8 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-09-28T18:12:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 VILMA MARIA SUDÉRIO - DISSERTAÇÃO PPGEQ 1995..pdf: 12571558 bytes, checksum: 00b0d5b9a33da42cdeac794bde348de8 (MD5) Previous issue date: 1995-11-06 / Neste trabalho investigou-se a atividade catalítica da vermiculita natural (V-N) e trocada com cromo (III), (V-Cr) e cobalto (II), (V-Co), na reação de polimerização aquosa do metil metacrilato (MMA). utilizando bissulfito de sódio como iniciador. Foi estudada a influência de vários fatores, como: presença dos catalisadores V-N, V-Cr e V-Co. temperatura de calcinação dos catalisadores, massa dos catalisadores, tempo de polimerização, teor de cátions cromo (III) e cobalto(II) trocados, concentração de MMA e NaHSO? e temperatura de polimerização, sobre a velocidade de polimerização do MMA. A partir dos resultados obtidos foram observados os seguintes efeitos: 1) a V-N apresentou um efeito catalítico na reação, sendo que este efeito foi mais significativo quando os catalisadores V-Cr e V-Co foram utilizados, e que a V-Cr apresentou o maior efeito catalítico. A atividade catalítica cresceu, com o aumento dos teores dos cátions cromo e cobalto trocados; 2) o aumento da temperatura de calcinação de 100 até 800°C, das amostras V-Cr e V-Co, aumentaram a sua atividade catalítica. Entretanto, este aumento foi maior na temperatura de 400°C: 3) os efeitos dos outros fatores, citados no paragrafo anterior, mostraram um aumento na conversão do MMA. Porém, nos altos valores de conversão, foi observada a desativação dos sítios ativos, devido ao recobrimento das partículas dos catalisadores, pelo polímero formado; 4) o efeito catalítico das amostras estudadas é explicado com base no mecanismo em que a presença dos cátions de metais de transição na superfície da vermiculita. favorecem a dissociação do iniciador, produzindo maior quantidade de radicais de bissulfito, que em conseqüência aumentam a taxa de polimerização. / This work presents an investigation of the catalytic activity of the natural vermiculite (V-N) and that of vermiculite exchanged with chromium (III) (V-Cr) and Cobalt (II) (V-Co) for the aqueous polymerization of metil methacrylate (MMA), using sodium bissulfite as an initiator. The influence of various factors, as the presence of catalysts V-N, V-Cr e V-Co, calcination temperature of catalysts, catalyst mass, polymerization time, amount of exchanged chromium and cobalt cations, MMA and NaHSO? concentration and polymerization temperature, on the rate of polymerization of MMA has been studied. Based on the results obtained the following effects have been observed: 1) the samples of V-N, V-Cr and V-Co have shown catalytic activity on the aqueous polymerization reaction of MMA, and V-Cr being more significant. The catalytic activity was increased with the increase of the amounts of exchanged chromium and cobalt cations; 2) the increase in the calcination temperature from 100 to 800°C for the samples of V-Cr and V-Co increased their catalytic activity. However, this increase was highest for 400°C; 3) the effect of other factors mentioned in the previous paragraph also showed an increase in MMA conversion. However, for higher values of conversion, due to covering of the catalyst particles by the polymer formed, deactivation of the active sites was observed; 4) the catalytic effect of the samples studied is explained on the basis of mechanism that the presence of transition metal cations on the vermiculite surface favor the initiator dissociation and thereby more bissulfite radicals are produced which in consequence increase the polymerization rate of the MMA.

Os genes de receptores olfatórios (OR) pertencem a uma família de proteínas de membrana formada por cerca de 1000 genes no genoma de camundongo. Os genes OR são expressos de forma monogênica e monoalélica nos neurônios olfatórios (OSNs). No entanto, ainda não está claro o mecanismo que permite essa forma de expressão peculiar, sobretudo, qual o papel da metilação de DNA nesse processo. Nosso estudo determinou o padrão de metilação de DNA da região promotora e codificadora do gene Olfr17. Em células de epitélio olfatório (MOE) de camundongos adultos, observamos na região codificadora (CDS) do gene uma frequência de metilação em dinucleotídeos CpG 58%, enquanto que na sua região promotora ela foi bem mais baixa. Os níveis de metilação do Olfr17 em MOE de embrião (E15.5) e fígado foram similares aos observados em MOE de animais adultos. Em seguida, analisamos se a metilação de DNA pode regular a expressão gênica do Olfr17. Utilizando animais transgênicos onde os neurônios olfatórios que expressam Olfr17 também expressam GFP, pudemos selecionar neurônios olfatórios GFP+ e analisar a metilação do gene Olfr17, que está ativo nestas células. Verificamos que o padrão geral de metilação do Olfr17, tanto na região CDS como na região promotora, não se altera quando este gene está ativo. Este resultado indica que alterações na metilação do gene Olfr17 não são necessárias para que este receptor seja expresso. Finalmente, verificamos que a região promotora do gene Olfr17, de duas linhagens de camundongos diferentes, a C57BL/6 e a 129, possuem dois polimorfismos de base única (SNPs) que alteram o conteúdo CpG. Devido a estes SNPs, a linhagem 129 apresenta dois sítios CpG adicionais, inexistentes na linhagem C57BL/6. Nossas análises mostraram que estes CpGs são frequentemente metilados, o que torna o promotor do Olfr17 de 129 significativamente mais metilado que o promotor de C57BL/6. Em seguida, nós analisamos o nível de expressão no MOE dos dois alelos de Olfr17, o 129 e o C57BL/6, utilizando ensaios de RT-qPCR. Estes experimentos demonstraram que o nível de expressão do alelo 129, que possui 3 CpGs metiladas em seu promotor, é menor que o do alelo C57BL/6, que apresenta apenas uma CpG que é pouco metilada em seu promotor. Nossos resultados sugerem que as alterações na região promotora influenciam a probabilidade com que o gene OR é escolhido para ser expresso no MOE. / Olfactory receptor (OR) genes belong to a large family of membrane proteins composed of 1000 genes in the mouse genome. The OR genes are expressed in the olfactory sensory neurons (OSNs) in a monogenic and monoallelic fashion. However, the mechanisms that govern OR gene expression are unclear. Here we asked whether DNA methylation plays a role in the regulation of OR gene expression. We first determined the DNA methylation pattern in the coding (CDS) and promoter regions of the odorant receptor gene Olfr17. In olfactory epithelium (MOE) cells, the CpG methylation level in the CDS is 58% but is much lower in the promoter region of the gene. In embryonic MOE (E15.5) and liver, the levels of Olfr17 DNA methylation are similar to the ones shown in adult MOE. We next analyzed whether DNA methylation is involved in Olfr17 regulation. We isolated GFP+ neurons from transgenic mice that coexpress GFP with Olfr17, and analyzed the DNA methylation pattern of the Olfr17, which is active in these cells. We found that the general methylation pattern, both, in the coding and promoter regions is not altered in the active gene. These results indicate that changes in DNA methylation are not required for the activation of Olfr17. Finally, we found that the Olfr17 promoter region from two different mouse strains, C57BL/6 and 129, has two single-nucleotide polymorphisms (SNPs) that alter the CpG content. The SNPs lead to the existence of two additional CpGs in the 129 allele, which are absent in the C57BL/6 allele. These CpGs are frequently methylated, making the 129 Olfr17 promoter significantly more methylated than the Olfr17 promoter from C57BL/6. We next performed RT-qPCR experiments to analyze the expression levels of the 129 and C57BL/6 Olfr17 alleles in the MOE. These experiments showed that the expression level of the 129 Olfr17 allele, which contains three methylated CpGs in its promoter region, is lower than the one from C57BL/6, which contains only one, undermethylated CpG, in its promoter. Our results suggest that these promoter modifications regulate the probability of the OR gene choice.

Os genes de receptores olfatórios (OR) pertencem a uma família de proteínas de membrana formada por cerca de 1000 genes no genoma de camundongo. Os genes OR são expressos de forma monogênica e monoalélica nos neurônios olfatórios (OSNs). No entanto, ainda não está claro o mecanismo que permite essa forma de expressão peculiar, sobretudo, qual o papel da metilação de DNA nesse processo. Nosso estudo determinou o padrão de metilação de DNA da região promotora e codificadora do gene Olfr17. Em células de epitélio olfatório (MOE) de camundongos adultos, observamos na região codificadora (CDS) do gene uma frequência de metilação em dinucleotídeos CpG 58%, enquanto que na sua região promotora ela foi bem mais baixa. Os níveis de metilação do Olfr17 em MOE de embrião (E15.5) e fígado foram similares aos observados em MOE de animais adultos. Em seguida, analisamos se a metilação de DNA pode regular a expressão gênica do Olfr17. Utilizando animais transgênicos onde os neurônios olfatórios que expressam Olfr17 também expressam GFP, pudemos selecionar neurônios olfatórios GFP+ e analisar a metilação do gene Olfr17, que está ativo nestas células. Verificamos que o padrão geral de metilação do Olfr17, tanto na região CDS como na região promotora, não se altera quando este gene está ativo. Este resultado indica que alterações na metilação do gene Olfr17 não são necessárias para que este receptor seja expresso. Finalmente, verificamos que a região promotora do gene Olfr17, de duas linhagens de camundongos diferentes, a C57BL/6 e a 129, possuem dois polimorfismos de base única (SNPs) que alteram o conteúdo CpG. Devido a estes SNPs, a linhagem 129 apresenta dois sítios CpG adicionais, inexistentes na linhagem C57BL/6. Nossas análises mostraram que estes CpGs são frequentemente metilados, o que torna o promotor do Olfr17 de 129 significativamente mais metilado que o promotor de C57BL/6. Em seguida, nós analisamos o nível de expressão no MOE dos dois alelos de Olfr17, o 129 e o C57BL/6, utilizando ensaios de RT-qPCR. Estes experimentos demonstraram que o nível de expressão do alelo 129, que possui 3 CpGs metiladas em seu promotor, é menor que o do alelo C57BL/6, que apresenta apenas uma CpG que é pouco metilada em seu promotor. Nossos resultados sugerem que as alterações na região promotora influenciam a probabilidade com que o gene OR é escolhido para ser expresso no MOE. / Olfactory receptor (OR) genes belong to a large family of membrane proteins composed of 1000 genes in the mouse genome. The OR genes are expressed in the olfactory sensory neurons (OSNs) in a monogenic and monoallelic fashion. However, the mechanisms that govern OR gene expression are unclear. Here we asked whether DNA methylation plays a role in the regulation of OR gene expression. We first determined the DNA methylation pattern in the coding (CDS) and promoter regions of the odorant receptor gene Olfr17. In olfactory epithelium (MOE) cells, the CpG methylation level in the CDS is 58% but is much lower in the promoter region of the gene. In embryonic MOE (E15.5) and liver, the levels of Olfr17 DNA methylation are similar to the ones shown in adult MOE. We next analyzed whether DNA methylation is involved in Olfr17 regulation. We isolated GFP+ neurons from transgenic mice that coexpress GFP with Olfr17, and analyzed the DNA methylation pattern of the Olfr17, which is active in these cells. We found that the general methylation pattern, both, in the coding and promoter regions is not altered in the active gene. These results indicate that changes in DNA methylation are not required for the activation of Olfr17. Finally, we found that the Olfr17 promoter region from two different mouse strains, C57BL/6 and 129, has two single-nucleotide polymorphisms (SNPs) that alter the CpG content. The SNPs lead to the existence of two additional CpGs in the 129 allele, which are absent in the C57BL/6 allele. These CpGs are frequently methylated, making the 129 Olfr17 promoter significantly more methylated than the Olfr17 promoter from C57BL/6. We next performed RT-qPCR experiments to analyze the expression levels of the 129 and C57BL/6 Olfr17 alleles in the MOE. These experiments showed that the expression level of the 129 Olfr17 allele, which contains three methylated CpGs in its promoter region, is lower than the one from C57BL/6, which contains only one, undermethylated CpG, in its promoter. Our results suggest that these promoter modifications regulate the probability of the OR gene choice.