Malformações congênitas ocorrem em aproximadamente 2% a 3% dos nascidos vivos, podendo compreender desde malformações discretas até graves defeitos que comprometem a sobrevida. Estima-se que cerca de 6% dos casos de defeitos congênitos ocorram devido à presença de anomalias cromossômicas. Essa prevalência é, provavelmente, subestimada, uma vez que malformações mais graves podem levar a perdas fetais antes que um diagnóstico seja possível e, algumas vezes, as alterações cromossômicas ou desequilíbrios genômicos associados às malformações congênitas não são identificados. Este estudo teve como objetivo geral identificar rearranjos cromossômicos e variação do número de cópias (CNVs) do genoma por meio da investigação de microdeleções e microduplicações em recém-nascidos com malformações congênitas de etiologia desconhecida. Este trabalho fez parte de um projeto de desenvolvimento tecnológico para o estabelecimento do método de análise comparativa de genomas em um hospital universitário público. Foi realizado um estudo retrospectivo em 35 amostras de DNA estocadas em biorrepositório por meio da análise total do genoma pela técnica de Hibridação Genômica Comparativa baseada em microarranjos (array-CGH). Todas as CNVs detectadas foram comparadas com as descritas em bancos públicos de dados genômicos, e sua significância clínica foi estimada. Treze alterações genômicas foram detectadas em 12/35 (34,3 %) das amostras. Em 4/35 (11.4%) dessas, os desequilíbrios genômicos puderam ser definidos como patogênicos e causalmente relacionados às anomalias congênitas; em 5/35 (14.3%) das amostras, CNVs de significado clínico incerto foram identificadas; e, em 4/35 (11.4%), variantes normais foram detectadas. Entre os 4 casos cujos resultados foram considerados causalmente relacionados com os achados clínicos, 2/4 (50%) tinham alterações patogênicas que estão reconhecidamente associados à síndromes de microdeleção definidas. Em 2/4 amostras (50%), os desequilíbrios cromossômicos encontrados, ainda que preditos como patogênicos, não haviam sido previamente associados à entidades clínicas reconhecidas. O uso de array-CGH indicou a presença na amostra estudada de rearranjos cromossômicos não identificados previamente, permitindo a identificação de regiões cromossômicas relacionadas à algumas anomalias congênitas. Além disso, ainda que a interpretação dos resultados deva ser refinada, os dados sugerem que a análise comparativa de genomas por array-CGH seja considerada como investigação de primeira linha no rastreamento seletivo para análise prospectiva/retrospectiva de amostras de DNA em programas de monitoramento de defeitos congênitos. / Congenital malformations occur in approximately 2% to 3% of live births and may comprise from mild to severe malformations defects that compromise survival. It is estimated that about 6% of the cases of birth defects occur due to the presence of chromosomal abnormalities. This prevalence is probably underestimated, since more severe malformations may lead to fetal loss before a diagnosis is possible, and sometimes, the chromosomal aberrations or genomic imbalances associated with congenital malformations are not identified. This study had as main objective to identify chromosomal rearrangements and copy number variations (CNVs) in the genome through the investigation of microdeletions and microduplications in newborns with congenital malformations of unknown etiology. This work was part of a technological development project for the establishment of the method of comparative analysis of genomes in a public university hospital. A retrospective study was performed on 35 DNA samples stored in a biorepository through whole-genome based microarrays Comparative Genomic Hybridization (array-CGH). All CNVs detected were compared with those described in public genome databases, and their clinical significance was estimated. Thirteen genomic alterations were detected in 12/35 (34.3%) of the samples. On 4/35 (11.4%) of these, the genomic imbalances were defined as pathogenic and causally related to congenital anomalies; in 5/35 (14.3%) samples CNVs of uncertain clinical significance were identified and in 4/35 (11.4%), normal variants were detected. Among the 4 cases whose results were considered causally related to clinical findings, 2/4 (50%) had pathogenic changes that are associated with well-known microdeletion syndromes. In 2/4 samples (50%), chromosomal imbalances found, although predicted as pathogenic, have not been previously associated with the recognized clinical entities. The use of array-CGH indicated the presence of chromosomal rearrangements not previously identified, allowing the identification of chromosomal regions related to some congenital anomalies. Moreover, although the interpretation of the results should be refined, the data suggest that comparative genome analysis by array-CGH must be considered as first-line investigation in selective screening for prospective/retrospective analysis of DNA samples in birth defects monitoring programs.

Made available in DSpace on 2015-06-17T19:34:01Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2014-12-18. Added 1 bitstream(s) on 2015-06-18T12:47:35Z : No. of bitstreams: 1 000830516.pdf: 435277 bytes, checksum: f6acf506d25f52c5bef6c02d3894fa15 (MD5) / A pecuária bovina de corte da atualidade conta com o auxílio significativo dos programas de melhoramento genético animal para seu sucesso. O desenvolvimento de distintos métodos para realizar avaliações fenotípicas e genotípicas, tem o intuito de selecionar os rebanhos e obter animais geneticamente superiores com produção padronizada. A padronização produtiva de um rebanho deve ser resultante de acasalamentos dirigidos, que podem levar ao aumento da ocorrência de alelos homozigotos no genoma dos animais. Esse aumento da autozigosidade na população, isto é, o aumento do número de animais com alelos idênticos por descendência (IBD), provém do acasalamento entre indivíduos aparentados. Nesse contexto, a ferramenta mais robusta para identificar os fragmentos do genoma animal que são idênticos por descendência é a estimação do coeficiente de endogamia baseado nas corridas de homozigosidade (ROH), que é denominado (FROH). Eventos evolutivos, tais como: o processo de seleção natural, a deriva genética ou aleatória, e o gargalo populacional, podem ter contribuído com o aumento da autozigosidade e da ocorrência de alelos IBD no genoma de uma população resultante da reprodução entre indivíduos aparentados. Essa dissertação revisou o estado da arte do que concerne o estudo da endogamia determinada por análises genômicas (Capítulo 1), e aplicou tais conhecimentos na análise da distribuição dos níveis de autozigosidade baseado em corridas de homozigosidade (ROH) em 1.278 fêmeas da raça Nelore genotipadas para mais de 777 mil SNPs, e identificou regiões autozigotas possivelmente associadas à seleção natural, domesticação, fertilidade, evolução e adaptação dos bovinos (Capítulo 2). O presente estudo abre perspectivas para a realização de análises detalhadas que permitam a mensuração da influência da autozigosidade genômica causada pela pressão seletiva sobre alelos específicos em bovinos ... / The current beef cattle chain has had significant help of animal breeding programs to its success. The development of different methods to perform phenotypic and genotypic evaluation has the objective of selecting flocks and producing genetically superior animals with standardized production. The productive standardization of a herd must be the result of directed matings, which can lead to increased incidence of homozygous alleles in the genome of animals. The increase of autozygosity in the population, i.e., increasing the number of animals with alleles identical by descent (IBD), is derived from the mating of related individuals. In this context, the most robust tool to identifies the animal's genome fragments that are identical by descent is the estimation of the inbreeding coefficient based on runs of homozygosity (ROH), which is called (FROH). Evolutionary events, such as the process of natural selection, random or genetic drift, and population bottleneck, may have contributed towards increasing the autozygosity and occurrence of IBD alleles in the genome of a population resulting crosses of related individuals. This thesis reviewed the state of the art with respect to the study of inbreeding determined by genomic analysis (Chapter 1), and applied this knowledge in the analysis of the distribution of autozygosity levels based on runs of homozygosity (ROH) in 1,278 Nelore females genotyped to more than 777,000 SNPs, and identified autozygote regions possibly associated with natural selection, domestication, fertility, evolution and adaptation of cattle (Chapter 2). This study open prospects for conducting detailed analysis on the influence of genomic autozygosity caused by selective pressure on specific alleles in Nelore cattle

Made available in DSpace on 2015-03-03T11:52:29Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2014-06-26Bitstream added on 2015-03-03T12:06:39Z : No. of bitstreams: 1 000811102.pdf: 563228 bytes, checksum: eaa482c1af9524645e59e24b54093f07 (MD5) / No melhoramento genético animal a forma tradicional de realizar seleção é com base no fenótipo dos indivíduos e na informação do parentesco entre estes, porém é um processo lento, sendo assim, programas de melhoramento estão procurando identificar os genes responsáveis pela característica de interesse e assim realizar a seleção dos animais que carregam a informação desejada. Com as informações dos indivíduos genotipados, tornou-se possível a utilização da informação de genes idênticos em estado tornando viável a utilização de uma matriz de parentesco (G) permitindo aumentar a precisão das avaliações genéticas, porém, devido à dificuldade de se obter o genótipo de todos os animais de uma população, foi proposto um método que realiza a integração da matriz G com a matriz de parentesco (A) em uma matriz de parentesco-genômica (H). Embora tenham trabalhos que indiquem uma similaridade no progresso genético utilizando estas diferentes matrizes é importante a avaliação da contribuição da avaliação genômica nos processos de avaliação genética em populações com estruturas de parentesco diferentes, bem como avaliar a metodologia de seleção genômica em populações multirraciais, a fim de atender o sistema de criação de animais cruzados. Assim, o objetivo geral deste trabalho foi estudar os efeitos da informação genômica na avaliação genética animal por meio de diferentes matrizes genômicas, utilizando dados de bovinos de corte com diferentes estruturas populacionais e composições raciais. Primeiramente avaliou-se 3 diferentes metodologias de se obter a matriz H, com a frequência alélica observada (HGOF), menor frequência alélica (HGMF) e uma frequência de 0,5 para todos os SNPs (HG50). Foram feitas comparações entre estas matrizes genômicas e a matriz de parentesco tradicional (A) utilizando uma população de 1695 animais da raça Brahman (BB). De acordo com os ... / In animal breeding methodologies, the traditional method of performing selection is based on the phenotype of individuals and information of relationship between them, but it is a slow process, so breeding programs are trying to identify the genes responsible for the trait of interest and thus achieve selection of animals that carry the interesting genes. With the information of genotyped individuals, it became possible to use the information of genes identical in state making it feasible to use a relationship matrix (G) which increase the accuracy of genetic evaluations, however, due to difficulty of obtaining the genotype of all animals in a population, we propose a method that performs the integration of the G matrix with the relationship matrix (A) in a pedigree-genomic relationship matrix (H). Although studies indicating a similarity in genetic progress using these matrices is important to evaluate the contribution of genomic evaluation in the process of genetic evaluation in populations with different structures of kinship, as well as evaluating the methodology of genomic selection in multiracial populations in order to cater to the creation of crossbred system. Thus the objective of this work was to study the effects of genomic information in genetic evaluation through different genomic arrays using data from beef cattle with different population structures and racial compositions. First we evaluated three different methods of obtaining the H matrix with the observed allele frequency (HGOF), lower allele frequency (HGMF) and a frequency of 0.5 for all SNPs (HG50). Comparisons between these genomic arrays and traditional kinship (A) using a population of 1695 animals breed Brahman (BB) matrix were made. According to the results , the HGOF was a matrix that showed the greatest similarity to the matrix A but the greatest differences were found in the classification of animals, when we evaluated the classification of animals ...

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Ciências Biológicas, Departamento de Fitopatologia, Programa de Pós-Graduação em Fitopatologia, 2016. / Submitted by Fernanda Percia França (fernandafranca@bce.unb.br) on 2016-04-18T17:27:04Z No. of bitstreams: 1 2016_CamiladeMoraesRêgo.pdf: 1373455 bytes, checksum: 866646c292e87f395d38288f63900a94 (MD5) / Rejected by Raquel Viana(raquelviana@bce.unb.br), reason: Por favor, Faça o uplod do arquivo desbloqueado. on 2016-04-18T20:15:02Z (GMT) / Submitted by Fernanda Percia França (fernandafranca@bce.unb.br) on 2016-04-18T20:18:32Z No. of bitstreams: 1 2016_CamiladeMoraesRêgo.unlocked.pdf: 1287996 bytes, checksum: e3b9fd59779f32102638d15e8f57b636 (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana(raquelviana@bce.unb.br) on 2016-04-19T21:31:31Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2016_CamiladeMoraesRêgo.unlocked.pdf: 1287996 bytes, checksum: e3b9fd59779f32102638d15e8f57b636 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-04-19T21:31:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2016_CamiladeMoraesRêgo.unlocked.pdf: 1287996 bytes, checksum: e3b9fd59779f32102638d15e8f57b636 (MD5) / O tomateiro (Solanum lycopersicum) é uma das principais hortaliças cultivadas no mundo. Entre as doenças que ocorrem nesta cultura, as viroses destacam-se pela dificuldade do seu controle. A begomovirose é uma das principais doenças virais do tomateiro, com alta incidência nas áreas produtoras do país. O uso de plantas resistentes é a estratégia mais eficiente e de baixo custo para minimizar as perdas causadas pelos begomovírus. Contudo, o crescente plantio de cultivares com resistência pode resultar na seleção de isolados virais específicos, acelerar a alteração da composição populacional dos begomovírus e culminar na quebra da resistência. Como ainda não há informações se essa seleção realmente ocorre nas condições brasileiras, este trabalho foi desenvolvido objetivando analisar e comparar as espécies de begomovírus presentes em amostras de tomateiro rasteiro das cultivares Heinz-9553 (suscetível a begomovirose) e BRS Sena (resistente a begomovirose) coletadas em Luziânia-GO, além de avaliar a diversidade genômica dentro de cada espécie encontrada. Verificou-se que nas plantas de BRS Sena a severidade da doença é menor e os sintomas são pouco evidentes. A diversidade de begomovírus nas amostras foi incialmente analisada através da técnica de RCA/RFLP e os resultados obtidos foram confirmados por PCR específica e clonagem. Duas espécies de begomovírus foram detectadas em ambas as cultivares estudadas, Tomato severe rugose virus (ToSRV) e Tomato mottle leaf curl virus (ToMoLCV), sendo ToSRV a mais predominante. Comparações entre as sequências mostraram que isolados virais (ToSRV ou ToMoLCV) obtidos de uma mesma planta são mais próximos, enquanto que isolados obtidos de cultivares diferentes são mais distantes. Nos dados de variação genética, avaliados pela ocorrência de mutações nos isolados de cada espécie, constatou-se a presença de inserções e deleções de nucleotídeos apenas em regiões intergênicas/não-codificantes do genoma de ToSRV e ToMoLCV. Mutações causadas por substituição de nucleotídeos foram observadas ao longo das ORFs do genoma de ambas as espécies. Um maior número de mutações por substituição ocorreu nas sequências do DNA-A de ToSRV e ToMoLCV obtidas de plantas resistentes. As ORFs AC1 (Rep) e AV1 (CP) das duas espécies de begomovírus apresentaram maior número de substituições de nucleotídeos. Quanto às análises filogenéticas, verificou-se que os begomovírus se agrupam com base na localização geográfica. O conjunto dos resultados indica que, possivelmente, os isolados virais obtidos da cultivar resistente estão passando por um processo inicial de variação genética decorrente da pressão seletiva imposta pelo uso de plantas resistentes. Contudo, para confirmar esta hipótese, novas análises precisam ser realizadas em populações maiores de ToSRV e ToMoLCV. ________________________________________________________________________________________________ ABSTRACT / Tomato plant (Solanum lycopersicum) is one of the main vegetables grown in the world. Among the diseases that affect this culture, virus infections are particularly important due to the difficulty in their control. From these, a begomovirus disease is one of the major diseases of tomato plants, occurring in high incidence in the growing areas of the country. The use of resistant plants is the most efficient and cost-effective strategy to minimize losses caused by begomoviruses. However, an increasing cultivation of resistant cultivars may result in selection of specific viral isolates, accelerate changes in the begomovirus population composition, and lead to the breakdown of resistance. Since it is not known whether this selection actually occurs in our conditions, the aim of this work was to analyze and compare the begomovirus species present in processing tomato plants on two cultivars, Heinz-9553 (susceptible to begomovirus infection) and BRS Sena (resistant to begomovirus infection) collected in Luziânia-GO, and to evaluate the genome diversity within each species. It was observed that infected BRS Sena plants are less severely infected, and symptoms are mild. The diversity of begomoviruses in the samples was initially analyzed by RCA/RFLP and the results were confirmed by species-specific PCR and cloning. Two begomovirus species were detected in both cultivars, Tomato severe rugose virus (ToSRV) and Tomato mottle leaf curl virus (ToMoLCV), being ToSRV the most prevalent. Based on sequence comparisons, it was observed that the viral isolates (ToSRV or ToMoLCV) are closer when isolated from the same plant, whereas isolates from different cultivars are more distant. In the genetic variation analyses, measured by mutation occurrence in the isolates of each species, the presence of nucleotide insertions and deletions was only found in intergenic/non-coding regions of both ToSRV and ToMoLCV genome, while mutations caused by nucleotide substitution were observed throughout the ORFs in the genome of both species. A higher number of substitutions was found in DNA-A sequences of ToSRV and ToMoLCV from resistant plants. Most of the nucleotide substitutions were seen in AC1 (Rep) and AV1 (CP) ORFs of the two begomoviruses. Following phylogenetic analysis, it was clear that the begomoviruses are grouped together based on their geographical origin. The results indicate that most possibly viral isolates present in a resistant cultivar are going through an initial process of genetic variation due to the selective pressure imposed by the use of resistant plants. However, to confirm this hypothesis, further analyses are needed on larger populations of ToSRV and ToMoLCV.

Orientador: Maria Orlanda Pinassi / Co-orientador: Jesus José Ranieri / Banca: Ricardo Rodrigues Teixeira / Banca: Victor Ximenes Marques / Banca: Meíre Mathias / Banca: Silvia Beatriz Adoue / Resumo: Há pelo menos três décadas a esfera pública vem sendo banhada pela figuração do humano como um ser de natureza igual - nem mais nem menos - a todos os outros seres viventes sob a rubrica da biologia molecular, mais precisamente da genômica. Do DNA como representação da "essência do nosso ser" aos "homens geneticamente criminosos", vemos inúmeros enunciados serem vocalizados em livros, em reportagens e mídias em geral - especializados ou não - que, como diria Gyorgy Lukács, derivam ontologicamente as características do ser social daquelas constitutivas do ser natural. Desde a inauguração, na década de 1970 com a sociobiologia de Edward Wilson e Richard Dawkins, até os dias de hoje, a figuração do humano baseado na Teoria Sintética da Evolução vem se aperfeiçoando e se propagando nas distintas áreas do saber e da cultura. De forma geral, parte dominante desse pensamento interpreta as qualidades ontológicas dos humanos e, por consequência, suas características como resultados adaptacionista da evolução da nossa espécie com base na fitness genética. Sendo assim, no sentido de contribuir na compreensão do cenário no qual subiu ao palco tal figuração, este trabalho assume a tarefa de capturar alguns de seus significados históricosociais contemporâneos. Por consistir numa figuração com suportes teórico-científicos, a intenção, num primeiro momento, é identificar alguns dos seus fundamentos epistemológicos e ontológicos através da construção do que denominamos de grade de inteligibil... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: For at least three decades the public sphere has been bathed by the figuration of the human as a being of an equal nature - no more and no less - to all other living beings under the rubric of molecular biology, more precisely genomics. From DNA as a representation of the "essence of our being" to "genetically criminal men," we see innumerable utterances being spoken of in books, in reports, in advertisements and media in general - specialized or not - which, as Gyorgy Lukacs would say, derive ontologically the characteristics of the social being of those constitutive of the natural being. Since the inauguration in the 1970s with the sociobiology of Edward Wilson and Richard Dawkins, to this day, the human figure based on the Synthetic Theory of Evolution has been improving and spreading in the different areas of knowledge and culture. In general, a dominant part of this thought interprets the ontological qualities of humans and, consequently, their characteristics as an adaptational result of the evolution of our species based on genetic fitness. Thus, in order to contribute to the understanding of the scenario in which such figuration came to the stage, this work assumes the task of capturing some of its contemporary social-historical meanings. In the first place, the intention is to identify some of its epistemological and ontological foundations through the construction of what we call a "reductionist genomic intelligibility grid", whose central characteristic consists of... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

Orientador: Fausto Foresti / Resumo: Os estudos em citogenética de peixes Neotropicais têm se expandido de modo considerável nos últimos anos, principalmente devido à incorporação de novas técnicas de obtenção e interpretação de dados cariomórficos. O presente estudo se inseriu no programa geral de estudos de Citogenética e Genética Molecular de Peixes Neotropicais que vem sendo desenvolvido no Laboratório de Biologia e Genética de Peixes (IBB/UNESP/Botucatu). Foram analisadas citogeneticamente, com relação aos aspectos estrutural e molecular cinco espécies de peixes da ordem dos Siluriformes, tendo como foco especial as espécies mais representativas da família Heptapteridae, sendo Rhamdia quelen, Pimelodella avanhadavae, Cetopsorhamida iheringi, Heptapterus mustelinus e Imparfinis mirin encontrados nos componentes das bacias hidrográficas dos rios Grande, Tietê e Paranapanema, no Estado de São Paulo, além de espécimes de Pimelodella elongata, provenientes do Rio Dos Bocas (03°16'07.6"S 079°44'14.8"W) Province El Oro, Equador. As análises de citogenética clássica envolveram a aplicação das técnicas de coloração por Giemsa para a caracterização do número diploide das espécies, que mostrou variação entre 2n=46 a 2n=58 cromossomos e o bandamento C para a localização de regiões heterocromáticas, além de técnicas de citogenética molecular com produção de sondas e mapeamento dos genes de DNAr 5S e 18S e mapeamento físico de 4 sequências de microssatélites ((CA)15, (GA)15, (CG)15 e (TTA)10). Além disso, foi realizado a... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Doutor

Orientador: José Fernando Garcia / Coorientador: Marc Roger Jean Marie Henry / Coorientador: Marcos Vinícius Gualberto Barbosa da Silva / Coorientador: Vera Fernanda Martins Hossepian de Lima / Banca: Jose Bento Sterman Ferraz / Banca: Heidge Fukumasu / Banca: Roberto Carvalheiro / Banca: Joaquim Mansano Garcia / Resumo: Estudo de Associação Genômica (GWAS - Genome Wide Association Study) foi conduzido para identificar regiões cromossômicas relacionadas à capacidade de criotolerância espermática em bovinos da raça Nelore, empregando os fenótipos: diferença entre a motilidade do sêmen fresco e descongelado (DMD) e diferença entre a motilidade do sêmen fresco e pós-teste de termo-resistência (DMT), com o intuito de compreender melhor os fenômenos que regem tal característica. O perfil de SNP (SNP - Single Nucleotide Polymorphism) de cento e vinte e cinco touros foi determinado com o auxílio de micro-arranjo de alta densidade de SNP (BovineHD Illumina®). As estimativas dos valores genéticos dos touros (EBV - Estimated Breeding Value) (Experimento 1) e as médias das medidas fenotípicas (Experimento 2) foram calculadas para as características em questão. As metodologias estatísticas GRAMMAR e EIGENSTRAT foram utilizadas para a realização do teste de associação fenótipo / genótipo após procedimento de controle de qualidade dos dados. A análise de enriquecimento funcional foi realizada com auxílio do software DAVID. Essa análise apontou a família de genes Serpina (inibidores de proteases), reguladores de cAMP e componentes do citoesqueleto celular como o grupo de genes que apresentam maior importância funcional para as características avaliadas. Todas as metodologias testadas demonstraram-se capazes de identificar regiões genômicas associadas aos fenótipos DMD e DMT, destacando-se os cromossomos 1, 16 e 19 / Abstract: Genome Wide Association Study (GWAS) was performed in order to identify chromosomal regions related to sperm cryotolerance capacity in Nellore cattle for the phenotypes: difference between fresh and post-thaw semen motility (DMD) and difference between fresh and post thermal resistance test semen motility (DMT), aiming to better understand the phenomena governing this characteristic. SNP (Single Nucleotide Polymorphism) profile of one hundred and twenty five Nellore bulls were determined using high density SNP chip (BovineHD Illumina®). Estimated Breeding Values - EBV (Experiment 1) and phenotypic measures means (Experiment 2) were calculated for the evaluated traits. The statistical methodologies GRAMMAR and EIGENSTRAT were used to test the phenotype / genotype association after data quality control. Functional enrichment analysis was performed using DAVID software. These analyses pointed out to Serpine (protease inhibitor), cAMP metabolism control and cytoeskeletal components gene families as the most important functional gene groups for the evaluated traits. All the methods tested shown to be able to identify genomic regions associated with phenotypes DMD and DMT, especially chromosomes 1, 16 and 19 / Doutor

A Fixação Biológica de Nitrogênio (FBN), processo no qual o nitrogênio atmosférico é convertido à amonia, é muito bem estabelecida entre bactérias diazotróficas coletivamente chamadas de rizóbios e espécies leguminosas. No Brasil, esse tipo de associação (simbiótica) supre totalmente a necessidade de nitrogênio na cultura da soja. Para que a infecção seja efetiva e possa resultar na formação de um nódulo capaz de sustentar o processo de FBN conduzido pelo bacterioide, o rizóbio necessita, previamente, reconhecer e responder à presença das raízes da planta compatível. As associações simbióticas entre rizóbios e plantas leguminosas são altamente específicas, de forma que cada espécie, ou até mesmo estirpe de rizóbio, possui uma gama definida de plantas às quais está apto a se associar, e vice-versa. A principal função dos produtos dos genes de nodulação (nod) é garantir a troca de sinais entre os dois organismos envolvidos na relação simbiótica, onde os produtos dos genes nod regulatórios atuam no controle da expressão de genes nod estruturais. A expressão de genes nod estruturais, via de regra, não ocorre de forma autônoma nos micro-organismos simbiontes do gênero Bradyrhizobium, requerendo assim a presença de moléculas sinalizadoras secretadas pelas raízes das plantas (predominantemente flavonoides) e ativadores transcricionais do tipo-LysR – as proteínas NodD regulatórias. Neste contexto, motivos específicos das proteínas NodD ligam-se a sequências conservadas na região promotora do operon nod, conhecidas como nod boxes, mediando a transcrição dos genes nod. Aparentemente, este sistema regulatório envolvendo as proteínas NodD está presente na maioria das estirpes de Rhizobium, Bradyrhizobium e Azorhizobium, sugerindo um mecanismo geral de controle da nodulação. Em B. diazoefficiens, duas proteínas NodD foram identificadas, com funções e padrões de expressão distintos: NodD1, ativador da transcrição dos genes nod responsivo aos flavonoides liberados pelas raízes das plantas, e NodD2, com ação contrária, atuando como repressor da transcrição desses genes. Enquanto existe uma quantidade relativamente grande de conhecimento em relação à genética e aos mecanismos moleculares que regulam a expressão dos genes envolvidos na nodulação de B. diazoefficiens, incluindo a sequência completa de seu genoma, informações sobre a genética de B. elkanii ainda são relativamente escassas, mesmo que existam alguns dados genômicos disponíveis. Neste trabalho, sequências genômicas de seis linhagens de B. elkanii foram comparadas com o genoma da linhagem de referência B. diazoefficiens USDA 110 com o objetivo de elucidar mecanismos envolvidos na expressão dos genes nod, especialmente aqueles relacionados ao operon e ao regulon nod. Os resultados obtidos permitiram acrescentar aspectos importantes no modelo de regulação apresentado para a linhagem de referência e que pode ser estendido para linhagens de B. elkanii. / The Biological Nitrogen Fixation (BNF), process in which atmospheric nitrogen is converted to ammonia, is well established among diazotrophs collectively called rhizobia and legume species. In Brazil, this type of symbiotic association fully meets the need for nitrogen in soybean crop. To infection be effective and result in the formation of a nodule able to sustain the BNF process lead by the bacterioid, the rhizobia need previously to recognize and respond to the presence of the root of a compatible plant. The symbiotic associations between rhizobia and leguminous plants are highly specific, so that each species or even strain of rhizobia has a defined range of plants to which it is able to associate, and vice-versa. The main function of the products of nodulation (nod) genes is to guarantee the exchange of signals between the two organisms involved in the symbiotic relationship, where the products of regulatory nod genes act to control the expression of structural nod genes. The expression of structural nod genes usually does not occur independently in the symbiotic microorganisms of the Bradyrhizobium genus, thus requiring the presence of signalling molecules secreted by plant roots (predominantly flavonoids) and transcriptional activators – the LysR-type regulatory NodD proteins. In this context, NodD proteins bind to specific motifs of conserved sequences in the promoter region of the nod operon, known as nod boxes, mediating transcription of the nod genes. Apparently, this regulatory system involving NodD proteins is present in most strains of Rhizobium, Bradyrhizobium and Azorhizobium, suggesting a general mechanism of nodulation control. In B. diazoefficiens two NodD proteins were identified with distinct functions and expression patterns: NodD1, a flavonoid responsive transcriptional activator of nod genes, and NodD2 with counteraction, acting as a transcriptional repressor of these genes. While there is a relatively large amount of knowledge about the genetics and molecular mechanisms that regulate the expression of genes involved in B. diazoefficiens nodulation, including the complete sequence of its genome, genetic information concerning B. elkanii is still relatively sparse, even if there are some available genomic data. In this study, genomic sequences of six strains of B. elkanii were compared with the genome of the reference strain B. diazoefficiens USDA 110 in order to elucidate mechanisms involved in the expression of nod genes, especially those related to the nod operon and the nod regulon. The results obtained allowed to add important aspects in the regulatory model presented to the reference strain and that could be extended to strains of B. elkanii.

Orientador: Heidge Fukumasu / Coorientador: Vera Letticie de Azevedo Ruiz / Coorientador: Heidge Fukumasu / Banca: Marco Antonio de Andrade Belo / Banca: Naiá Carla Marchi de Rezende Lago / Banca: Rachel Zoccal Saba / Banca: Andrezza Maria Fernandes / Resumo: 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 hblA... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: 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 gr... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

Submitted by Reginaldo Soares de Freitas (reginaldo.freitas@ufv.br) on 2018-06-14T18:26:01Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 1296377 bytes, checksum: 4cf50482fa770814eb465e7df5af6db5 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-06-14T18:26:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 1296377 bytes, checksum: 4cf50482fa770814eb465e7df5af6db5 (MD5) Previous issue date: 2018-02-23 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / A identificação de genótipos com desempenho superior é um dos principais objetivos da maioria dos programas de melhoramento de plantas. No entanto, a capacidade de atingir esse objetivo é limitada pelo alto custo da fenotipagem e realização de experimentos. Neste contexto, a Seleção Genômica (SG) foi proposta para estimar o valor genético (VGG) de indivíduos que ainda não foram fenotipados por meio de informações de marcadores distribuídos em todo o genoma. No entanto, a maioria das modelagens da SG expressam o valor fenotípico como função apenas do efeito aditivo do valor genotípico o que dificulta, muitas vezes, uma representação mais realística da arquitetura genética de caracteres quantitativos, sendo a inclusão de efeitos dominância e interações epistáticas fatores cruciais para aumentar a acurácia da predição. O papel da epistasia na arquitetura genética de caracteres complexos tem sido discutido desde o surgimento da genética quantitativa e, embora seja visto por diferentes perspectivas, o reconhecimento sobre sua importância é crescente. Nas populações, a variância genética total é dividida em componentes de variância aditivo, de dominância e de epistasia, que dependem dos efeitos dos locos e das frequências dos alelos presentes na população. Assim, se a frequência do alelo epistático varia entre as populações, o efeito do gene de interesse pode significativo em uma população, mas não em outra, e o efeito pode até mesmo ser inverso sobre o caráter em ambientes diferenciados. Neste contexto, as Redes Neurais Artificias (RNAs) tornam-se alternativas de análise promissoras por capturar relações não lineares entre os marcadores a partir dos próprios dados, o que a maioria dos modelos comumente utilizados na SG não conseguem. Entretanto, a inclusão de todos os marcadores no genoma no modelo aumenta as chances de existência de alta correlação entre eles e representa um enorme desafio computacional, que acarreta menor precisão no treinamento da RNA, que utilizam boa parte de seus recursos para representar porções irrelevantes do espaço de busca, dificultando o aprendizado. Assim, um modelo mais realístico deveria incluir apenas os SNPs (Single Nucletiode polymorphism) ao caráter de interesse. Para minimizar os efeitos da dimensionalidade sobre a modelagem de SG usando RNA foi proposta, no presente trabalho, a utilização de métodos de redução de dimensionalidade do tipo Sonda e Stepwise para fins de seleção de um subconjunto de marcadores que serão utilizados na predição do valor genético. Após a seleção de marcadores, foi avaliada a eficiência do método de seleção genômica RR-BLUP e das redes neurais artificias do tipo de base radial (RNA-REF) e Perceptron de Múltiplas camadas (RNA-MLP) na predição do valor genético em população natural com desequilíbrio gamético. Para isso, foi simulada uma população Fl oriunda da hibridação de genitores divergentes, com 500 indivíduos, genotipados com 1000 marcadores do tipo SNP. As características fenotípicas foram determinadas adotando-se três modelos: aditivo, aditivo-dominante e epistático, atendendo duas situações de dominância: parcial e completa com caracteres quantitativos admitindo herdabilidades (hª) de 30 e 60%, controlados cada um por 100 locos, considerando dois alelos por loco, totalizando 12 cenários distintos. Para avaliar a capacidade de predição, o modelo RR-BLUP e RNA- RBF foram treinados utilizando 80% dos indivíduos da população e procedimento de validação cruzada com cinco repetições. Para tanto foram obtidos o quadrado da correlação entre o valor genômico predito (GEBV) e o valor genotípico/fenotípico para medir a acurácia seletiva (R2) e a raiz do erro do quadrado médio (REQM), para medir a acurácia preditiva. Os resultados obtidos pela validação genotípica no primeiro capitulo mostraram que o uso de redes neurais permite capturar as interações epistáticas levando a uma melhora na predição do valor genético e, principalmente, a grande redução da raiz do erro médio quadrado (REQM), o que indica maior confiabilidade da predição do valor genômico. No entanto, a partir dos resultados obtidos por validação fenotípica foi evidente que a acurácia de predição poderia ser melhorada ao introduzir a seleção de marcadores. Consequentemente, no segundo capítulo de trabalho, após aplicar os métodos de redução de dimensionalidade, sonda e Stepwise, acurácia de predição aumentou. Por exemplo, para a h2= 0.3 no cenário aditivo, o R2 de validação foi de 59.l% para rede neural (RNA-REF), 57% (RNA-MLP) e 57% para RR-BLUP e, no cenário epistático, os valores de R2 foram de 50%, 47 e 41%, respectivamente. Adicionalmente, ao analisarmos REQM, a diferença entre os desempenhos das técnicas é ainda maior. Para o cenário 1, as estimativas foram de 91 (RR-BLUP) e 5 para ambas as redes neurais e, no cenário mais crítico que incluía epistasia e dominância, de 427(RR-BLUP) e 20 para as redes neurais. Os resultados obtidos mostram que a utilização de redes neurais permite capturar as interações epistáticas levando a um aumento na acurácia da predição do valor genético e, principalmente, redução do erro quadrático médio, o que indica maior confiabilidade da predição do valor genômico. / The identification of elite individual is a critical component of most plant breeding programs. However, the ability to achieve this goal is limited by the high cost of phenotyping and conducting experiments. In this context the genomic selection was proposed to use all marks presents in the genome to estimate the genomic breeding value of individuals (GEBV) without the need to phenotyping. However, most applications of GS includes only the additive portion of the genetic value, and a more realistic representation of the genetic architecture of quantitative traits should have the inclusion of dominance and epistatics interaction. The role of epistasis in the genetic architecture of quantitative traits has been debated since first formulations of quantitative genetic theory, and different perspectives regarding the importance of epistasis arise. In populations, the total genetic variance is partitioned into components that are attributable to additive, dominance and epistatic variance, which depend on allele frequencies. If the allele frequency of the interacting locus varies among populations, the effect of the target locus can be significant in one population but not in another, or can even be of the opposite sign. In this context, Artificial Neural Networks (ANNs) has a great potential because they can capture non-linear relationships between markers from the data themselves, which most of the models commonly used in the GS can not. However, the inclusion of all markers in the prediction model increases the chances of a high correlation between the marks and represents a huge challenge that add less precision and a great computational demand for ANNs training that use a good part of their resources to represent irrelevant portions of the search space and compromising the learning process. Thus, a more realistic model should include only SNPs that are related to the traits of interest. Because of this, it was proposed to use dimensionality reduction methods, applied to the prediction of genetic values, for the purpose of selecting a subset of markers by means of specific procedures such as Sonda or Stepwise regressions. In this way, the objective of this work is to evaluate the efficiency of genome enabled prediction by using RR-BLUP (GS) and artificial neural networks as radial basis function neural network (RBFNN), and Multi-layer Perceptron (RNA-MLP) in the prediction of the genetic value in a natural population with linkage disequilibrium without (chapter 1) and with (chapter 2) the dimensionality reduction. For this, an Fl population from the hybridization of divergent parents with 500 individuals genotyped with l,000 SNP-type markers was simulated. The phenotypic traits were determined by adopting three different gene action models: additive, additive-dominance and epistasis, attending two dominance situations: partial and complete with quantitative traits admitting heritabilities (hz) ranging from 30 to 60%, each is controlled by 50 loci, considering two alleles per loco, totaling 12 different scenarios. To evaluate the predictive ability of RR-BLUP and the neural networks a cross- validation procedure with five replicates were trained using 80% of the individuals of the population. Two dimensionality reduction methods Stepwise and Sonda were used to calculated the square of the correlation between predicted genomic value (GEBV) and genotype/phenotype value was used to measure predictive reliability(R2) and the predictive mean-squared error root (MSER). In the chapter one of this work the results showed that the use of neural networks allows capturing the epistasic interactions leading to an improvement in the accuracy of the prediction of the genetic value and, mainly, a large reduction of the mean square error root (MSER) that indicates greater reliability of the prediction of the genomic value. But from the results using phenotypic validation it was clearly that is possible to make further improvements on the accuracy by introducing the variable selection. Consequently, in the second chapter, after applied the dimensionality reduction methods, the the accuracy increased. For example, for h2 = 0.3 in the additive scenario, the validation R2 was 59% for neural network (RBFNN), 57% (RNA-MLP) and 57% for RR-BLUP, and in the epistemic scenario R2 values were 50%, 47 and 41%, respectively. Additionally, when analyzing the mean-squared error root the difference in performance of the techniques is even greater. For additive scenario, the estimates were 9l (RR-BLUP) and 5 for both neural networks and, in the most critical scenario, 427 (RR-BLUP) and 20 for neural networks. The results show that the use of neural networks allows capturing the epistasis interactions leading to an improvement in the accuracy of the prediction of the genetic value and, mainly, a large reduction of the mean square error root that indicates greater reliability of the prediction of the genomic value. / A folha de aprovação está com o nome do curso errado.