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.

Com a redução progressiva dos custos de sequenciamento completo do genoma humano, os estudos populacionais tornam-se viáveis. A interpretação dos dados e integração com informações clínicas, entretanto, apresentam-se como desafios crescentes. O conhecimento sobre a variabilidade genética e sua interação com fenótipos complexos podem ser ampliados com estudos de grande porte em populações miscigenadas, em particular de sociedades com heterogeneidades sociais, culturais e históricas, ainda pouco representadas globalmente na área da genômica. Este trabalho apresenta um conjunto de estudos colaborativos que se basearam em uma amostra de natureza representativa de idosos da cidade de São Paulo (amostra SABE, aproximadamente 1400 indivíduos) e em de octogenários cognitivamente saudáveis (amostra 80+, aproximadamente 130 indivíduos). Além de questionários e testes, DNA dos participantes foi obtido e exomas sequenciados para cerca de 600 indivíduos. Esta base permitiu a construção de grupos controles para diversos estudos de associação de variantes causais ou de suscetibilidade a doenças raras como distrofia muscular de cinturas, tumores do sistema endócrino e síndrome de Noonan, entre outras, além de integrar, como referência populacional local, o sistema de análise de variantes do serviço de diagnóstico molecular do Centro de Pesquisas sobre o Genoma Humano e Células-tronco da Universidade de São Paulo. Por ser uma amostra de idosos, além de permitir a construção de uma base eficiente para controles comparativos de doenças raras ou de início precoce, tornou-se possível a execução de projetos sobre envelhecimento cerebral através do recrutamento cerca de 580 indivíduos para ressonância magnética. Estudos com marcadores de demências, como polimorfismos do gene APOE (associado à doença de Alzheimer) indicaram que a população brasileira apresenta riscos diferenciais em relação a populações de outros países, provavelmente devido à estrutura populacional única do ponto de vista de ancestralidade genética e composição socio-econômica. Por fim, os estudos com ressonância magnética e genômica permitiram a investigação do fenótipo de lateralidade cerebral, que engloba dominâncias manual e de linguagem, que está presente de forma variável em seres humanos e está envolvida com distúrbios neuropsiquiátricos como dislexia e esquizofrenia. Foi possível detectar associação entre variantes do gene FOXP2, implicado no neurodesenvolvimento da linguagem, e endofenótipos assimétricos de tratos de substância branca envolvidos na produção da fala. O presente trabalho abre caminho para diversos novos projetos dada a escala de dados sociodemográficas, clínicos, funcionais e genômicos / Due to the progressive reduction of genome sequencing costs, population studies become feasible. Interpretation of subsequent data and integration with clinical information, however, impose a growing challenge. The knowledge about genetic variability and its interaction with complex phenotypes could be expanded with large scale admixed population studies, particularly in those samples that live in socially, culturally and historically heterogeneous communities, so far globally underrepresented in the genomics field. This thesis presents a collection of collaborative studies that were based on a population-representative sample of elderly from the city of São Paulo (SABE sample, approximately 1400 subjects) and a cognitively healthy octogenarians sample (80+ group, approximately 130 subjects). Comprehensive questionnaires and functional tests were obtained, along with DNA from all subjects and exome sequences from about 600 of them. This database allowed the assembly of control groups to several association studies with causal and susceptibility variants to rare disorders such as limb-girdle muscular dystrophy, endocrine system tumors and Noonan syndrome, among others, and, in addition, composed as a local population reference the analyses\' protocols in the molecular diagnosis service of the Human Genome and Stem-cell Research Center at the University of São Paulo. As this is an elderly sample, it was possible not only to build an efficient control group to compare with patients affected by rare or early onset disorders, but to promote projects on brain aging through recruitment of about 580 subjects to magnetic resonance imaging (MRI). Studies with markers of dementia, such as APOE gene polymorphisms (involved in Alzheimer\'s disease), suggested that the Brazilian population might present different risks compared to other countries, probably due to its unique population structure from the genetic ancestry standpoint and socioeconomic composition. As a final project, MRI and genomics studies were performed to investigate the phenotype of brain laterality, which comprises handedness and language dominance and it is variable among humans, with involvement with neuropsychiatric disorders such as dyslexia and schizophrenia. It was possible to detect an association between variants of FOXP2 gene, which is involved in neurodevelopmental processes of language, and asymmetry endophenotypes of white matter tracts that form the speech production circuitry. This effort opens several pathways to develop new projects due to the scale of sociodemographic, clinical, functional and genomic data

Com a redução progressiva dos custos de sequenciamento completo do genoma humano, os estudos populacionais tornam-se viáveis. A interpretação dos dados e integração com informações clínicas, entretanto, apresentam-se como desafios crescentes. O conhecimento sobre a variabilidade genética e sua interação com fenótipos complexos podem ser ampliados com estudos de grande porte em populações miscigenadas, em particular de sociedades com heterogeneidades sociais, culturais e históricas, ainda pouco representadas globalmente na área da genômica. Este trabalho apresenta um conjunto de estudos colaborativos que se basearam em uma amostra de natureza representativa de idosos da cidade de São Paulo (amostra SABE, aproximadamente 1400 indivíduos) e em de octogenários cognitivamente saudáveis (amostra 80+, aproximadamente 130 indivíduos). Além de questionários e testes, DNA dos participantes foi obtido e exomas sequenciados para cerca de 600 indivíduos. Esta base permitiu a construção de grupos controles para diversos estudos de associação de variantes causais ou de suscetibilidade a doenças raras como distrofia muscular de cinturas, tumores do sistema endócrino e síndrome de Noonan, entre outras, além de integrar, como referência populacional local, o sistema de análise de variantes do serviço de diagnóstico molecular do Centro de Pesquisas sobre o Genoma Humano e Células-tronco da Universidade de São Paulo. Por ser uma amostra de idosos, além de permitir a construção de uma base eficiente para controles comparativos de doenças raras ou de início precoce, tornou-se possível a execução de projetos sobre envelhecimento cerebral através do recrutamento cerca de 580 indivíduos para ressonância magnética. Estudos com marcadores de demências, como polimorfismos do gene APOE (associado à doença de Alzheimer) indicaram que a população brasileira apresenta riscos diferenciais em relação a populações de outros países, provavelmente devido à estrutura populacional única do ponto de vista de ancestralidade genética e composição socio-econômica. Por fim, os estudos com ressonância magnética e genômica permitiram a investigação do fenótipo de lateralidade cerebral, que engloba dominâncias manual e de linguagem, que está presente de forma variável em seres humanos e está envolvida com distúrbios neuropsiquiátricos como dislexia e esquizofrenia. Foi possível detectar associação entre variantes do gene FOXP2, implicado no neurodesenvolvimento da linguagem, e endofenótipos assimétricos de tratos de substância branca envolvidos na produção da fala. O presente trabalho abre caminho para diversos novos projetos dada a escala de dados sociodemográficas, clínicos, funcionais e genômicos / Due to the progressive reduction of genome sequencing costs, population studies become feasible. Interpretation of subsequent data and integration with clinical information, however, impose a growing challenge. The knowledge about genetic variability and its interaction with complex phenotypes could be expanded with large scale admixed population studies, particularly in those samples that live in socially, culturally and historically heterogeneous communities, so far globally underrepresented in the genomics field. This thesis presents a collection of collaborative studies that were based on a population-representative sample of elderly from the city of São Paulo (SABE sample, approximately 1400 subjects) and a cognitively healthy octogenarians sample (80+ group, approximately 130 subjects). Comprehensive questionnaires and functional tests were obtained, along with DNA from all subjects and exome sequences from about 600 of them. This database allowed the assembly of control groups to several association studies with causal and susceptibility variants to rare disorders such as limb-girdle muscular dystrophy, endocrine system tumors and Noonan syndrome, among others, and, in addition, composed as a local population reference the analyses\' protocols in the molecular diagnosis service of the Human Genome and Stem-cell Research Center at the University of São Paulo. As this is an elderly sample, it was possible not only to build an efficient control group to compare with patients affected by rare or early onset disorders, but to promote projects on brain aging through recruitment of about 580 subjects to magnetic resonance imaging (MRI). Studies with markers of dementia, such as APOE gene polymorphisms (involved in Alzheimer\'s disease), suggested that the Brazilian population might present different risks compared to other countries, probably due to its unique population structure from the genetic ancestry standpoint and socioeconomic composition. As a final project, MRI and genomics studies were performed to investigate the phenotype of brain laterality, which comprises handedness and language dominance and it is variable among humans, with involvement with neuropsychiatric disorders such as dyslexia and schizophrenia. It was possible to detect an association between variants of FOXP2 gene, which is involved in neurodevelopmental processes of language, and asymmetry endophenotypes of white matter tracts that form the speech production circuitry. This effort opens several pathways to develop new projects due to the scale of sociodemographic, clinical, functional and genomic data

Submitted by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2018-04-09T14:42:24Z No. of bitstreams: 2 Dissertação - Lucas Donizetti Vieira - 2018.pdf: 2934046 bytes, checksum: 50730e1b6711826aafed66d22a56852f (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Approved for entry into archive by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2018-04-09T14:44:18Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Dissertação - Lucas Donizetti Vieira - 2018.pdf: 2934046 bytes, checksum: 50730e1b6711826aafed66d22a56852f (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Made available in DSpace on 2018-04-09T14:44:18Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Dissertação - Lucas Donizetti Vieira - 2018.pdf: 2934046 bytes, checksum: 50730e1b6711826aafed66d22a56852f (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Previous issue date: 2018-03-09 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / Population genomics studies in Neotropical species are scarce, however, they are of great importance for the understanding of the neutral and adaptive variations, in order to develop strategies of management and conservation for the species. In this context our objective was to verify the role of natural selection in the distribution of populations diversity in Handroanthus serratifolius and Tabebuia aurea. Here, we study population genomics based in sequence capture using 24,751 pre-developed probes. For H serratifolius were sampled c. 64,000 SNPs in 144 individuals from 16 populations. For T aurea were sampled c. 18,000 SNPs in 48 individuals from 6 populations. Genetic differentiation was high (FST = 0.194, p <0.001) in H. serratifolius and intermediate (FST = 0.144, p <0.001) in T. aurea. The inbreeding coefficient was low in both species, however, in three populations of H. serratifolius it was intermediate or high. The genetic structure of populations presented two genetic groups for the populations sampled in the two species. H. serratifolius with high genetic differentiation and T. aurea with admixture in all populations. We did not find SNPs outliers in the distribution of FST values, due to the wide distribution of values found for the populations of the two species. In the search for correlation between environmental variables and changes in allelic frequency H. serratifolius presented only three SNPs, inside six genes and T. aurea presented 16 SNPs, inside 25 genes. The functional annotation of these genes showed relationship with molecular processes, transposable elements and one in T. aurea related to resistance to diseases. In conclusion, our data show a selection signal in H. serratifolius for only three loci with local adaptation signal. In T. aurea our data show a greater number of locos (16 locos) with local adaptation signal. / Estudos de genômica de populações em espécies Neotropicais são escassos, no entanto, apresentam grande importância para o entendimento das variações neutras e adaptativas, a fim de desenvolver estratégias de manejo e conservação das espécies. Nesse contexto nosso objetivo foi verificar o papel da seleção natural na distribuição da diversidade de populações de Handroanthus serratifolius e Tabebuia aurea. Aqui, nós estudamos a genômica de populações baseado em sequence capture utilizando 24.751 sondas previamente desenvolvidas. Para H serratifolius foram amostrados c. 64.000 SNPs em 144 indivíduos de 16 populações. Para T aurea foram amostrados c. 18.000 SNPs em 48 indivíduos de 6 populações. A diferenciação genética foi alta (FST = 0,194, p < 0,001) em H. serratifolius e intermediária (FST = 0,144, p < 0,001) em T. aurea. O coeficiente de endogamia foi baixo nas duas espécies, no entanto, em três populações de H. serratifolius foi intermediária ou alta. A estrutura genética das populações apresentou dois grupos genéticos para as populações amostradas nas duas espécies. H. serratifolius com alta diferenciação genética e T. aurea com mistura em todas as populações. Nós não encontramos SNPs outliers na distribuição de valores de FST, devido a ampla distribuição de valores encontrada para as populações das duas espécies. Na busca por correlação entre variáveis ambientais e mudanças na frequência alélica H. serratifolius apresentou apenas três SNPs, presentes em seis genes e T. aurea apresentou 16 SNPs, presentes em 25 genes. A anotação funcional desses genes mostrou relação com processos moleculares, elementos transponíveis e um em T. aurea ligado a resistência a doenças. Concluindo, nossos dados apresentam sinal de seleção em H. serratifolius para apenas três locos com sinal de adaptação local. Em T. aurea nossos dados mostram maior número de locos (16 locos) com sinal de adaptação local.

Submitted by Gabriel Augusto Marques Rossi null (gabrielrossiveterinario@hotmail.com) on 2018-01-10T19:18:16Z No. of bitstreams: 1 Tese_Gabriel_Augusto_Marques_Rossi.pdf: 3246904 bytes, checksum: 2ed62292bd3bfa8f9ec88fe41c5bbaa2 (MD5) / Approved for entry into archive by Alexandra Maria Donadon Lusser Segali null (alexmar@fcav.unesp.br) on 2018-01-11T10:23:42Z (GMT) No. of bitstreams: 1 rossi_gam_dr_jabo.pdf: 3246904 bytes, checksum: 2ed62292bd3bfa8f9ec88fe41c5bbaa2 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-01-11T10:23:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 rossi_gam_dr_jabo.pdf: 3246904 bytes, checksum: 2ed62292bd3bfa8f9ec88fe41c5bbaa2 (MD5) Previous issue date: 2017-12-06 / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / As bactérias pertencentes ao grupo do Bacillus cereus são importantes para indústrias processadoras de leite e produtos lácteos devido à capacidade de sobrevivência aos tratamentos térmicos utilizados durante os processamentos, e consequente deterioração dos produtos e risco à saúde pública. Assim, inicialmente, objetivou-se compreender a estrutura populacional de isolados pertencentes ao grupo do B. cereus na cadeia produtiva do leite e produtos lácteos. Por meio da utilização de amostragem estruturada e técnicas genômicas comparativas, investigou-se quais linhagens específicas e genes estão significativamente associados a estágios de produção específicos e produtos. Os genomas de 69 isolados obtidos de equipamentos, leite cru e produtos lácteos foram comparados com outros 193 disponíveis de diversas origens. A estrutura populacional incluiu os conhecidos grupos filogenéticos II, III, IV, V e VI, e quase todos os isolados dos produtos lácteos pertenceram ao grupo III. A investigação de genes específicos revelou um grande número de isolados carreando aqueles relacionados à produção de toxinas, como o cytK (53,62%), hblA (59,42%), hblC (44,93%), hblD (53,62%), nheA (84,06%), nheB (89,86%), nheC (84,06%), cesA (2,90%) e cesB (2,90%). Os isolados pertencentes aos grupos IV e V possuíram uma prevalência significativamente maior dos genes hblACD e o grupo IV do gene cytK. Os isolados obtidos de produtos lácteos tiveram uma prevalência significativamente menor dos genes cytK e hblACD comparados aos de equipamentos e leite cru/tanques de refrigeração. A análise genômica populacional demonstrou a diversidade dos isolados e a variedade de funções dentro do grupo do B. cereus da cadeia produtiva leiteira, com grande número de isolados potencialmente capazes de causar doenças alimentares. Posteriormente, objetivou-se avaliar a viabilidade do processo de tindalização de leite cru refrigerado e determinar se o processo de pasteurização do leite influencia na expressão dos genes relacionados à produção das toxinas diarreicas pelo B. cereus s.s. em leite experimentalmente contaminado. Para isso, realizou-se um processo de tindalização de leite cru refrigerado e então foi realizada a contaminação com um isolado potencialmente toxigênico, e, posteriormente, o mesmo foi pasteurizado, envasado e mantido em refrigeração durante 10 dias. Em momentos determinados, foram coletadas amostras do produto afim de avaliar a expressão de genes codificadores de toxinas (hblACD, nheABC e cytK). O protocolo de tindalização utilizado permitiu redução logarítmica da população de bactérias do grupo do B. cereus e foi possível detectar a expressão do gene hblA em amostras de leite 5 e 10 dias após a pasteurização. Conclui-se que o modelo proposto foi adequado e que a expressão do gene hblA não foi inibida após a realização da pasteurização do leite, demonstrando o potencial risco aos consumidores decorrentes do consumo de leite pasteurizado contaminado. / The bacteria belonging to Bacillus cereus group are important to dairy industries due their ability to survive to thermal treatments used during processing, and consequently cause food spoilage and risk to public health. Thus, firstly, this study aimed to better understand the population structure of B. cereus group isolates in dairy production chain. Using structured sampling of B. cereus in dairy production chain and comparative genomics techniques, we investigated if specific lineages and genes are significantly overrepresented in particular production stages. The genomes of 69 isolates obtained from equipments, raw milk and dairy products were compared with others 193 avaiable from several origins. The populational structure included the known phylogenetic groups II, III, IV, V and V, and almost all isolates from dairy products belonged to group III. The genes investigation showed a high number of isolates carrying genes related to toxins production, such as cytK (53.62%), hblA (59.42%), hblC (44.93%), hblD (53.62%), nheA (84.06%), nheB (89.86%), nheC (84.06%), cesA (2.90%) and cesB (2.90%). The isolates belonging to groups IV and V had a significant higher prevalence of genes hblACD an group VI of cytK. The isolates obtained from dairy products had a significant lower prevalence of genes cytK and hblACD compared to those from equipments and raw milk/bulk tanks. The populational genomic analyses showed the diversity of isolates and variability of functions in B. cereus group in dairy production chain, with a high number of isolates potentially able to cause foodborne disease. Posteriorly, this study aimed to evaluate the viability of tyndallizating raw milk and to establish if milk’s pasteurization influences on the expression of genes related to the production of diarrheal toxins by B. cereus s.s. using a milk contamined experimentally. For this purpose, the tyndallization of raw milk was performed and later it was contaminated with a potentially toxigenic isolate, and, posteriorly, it was pasteurized, packaged and kept under refrigeration during 10 days. In established periods, samples of this product were collected in order to evaluate the expression of genes related to toxins production (hblACD, nheABC and cytK). The protocol used for tyndallization allowed a logarithmic reduction of population of B. cereus group and the expression of hblA gene was detected in samples from milk after 5 and 10 days after pasteurization. It was concluded that the proposed model was appropriate and the expression of hblA gene was not inihibited after milk pasteurization, highlighting the potential risk for consumers through consumption of contamined pasteurized milk. / 2016/19214-9 / 2014/13104-1