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.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:usp.br/oai:teses.usp.br:tde-03082017-111357 |
| Date | 24 February 2017 |
| Creators | Menegatto, Leonardo Sartori |
| Contributors | Margarido, Gabriel Rodrigues Alves |
| Publisher | Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP |
| Source Sets | Universidade de São Paulo |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | Dissertação de Mestrado |
| Format | application/pdf |
| Rights | Liberar o conteúdo para acesso público. |
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