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Previous issue date: 2007 / Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq / Cellulose is one of the most important and the most abundant biopolymer on
the planet, playing a key role on the evolutionary history of plants. Important advances
have been made in recent years, in particular on the identification of genes and co-
expressed genes for the formation of cellulose in the primary and secondary cellular walls
of plants. In addition to its biological relevance, cellulose has a great economic importance,
not only in Brazil but in the world, especially due to the production of cellulose and paper
from Eucalyptus. The high levels of production and competition in the international market
are guaranteed by great investments, which are carried through by the forestal sector, in
particular by the Genolyptus Project – Brazilian Network for Research on Eucalyptus
Genome. This project is the result of a collective effort of companies involved on the
production of cellulose and paper and various public research institutions. Their main goal
is to identify and characterize genes involved in wood formation with the intent to
genetically improve Eucalyptus. Based on this goal, this work was developed with two
objectives. The first is doing a preliminary characterization of the cellulose synthase gene
in Eucalyptus, which is associated with the synthesis of the secondary cellular wall and is
orthologous to the gene EgCeA2, of E. grandis. The second objective is to study the
linkage disequilibrium in another gene of cellulose synthase, orthologous to the EgCesA3
gene, sampled from a wild population of E. urophylla. Regarding the CesA2 gene, an
exonic region with 427bp was sequenced from DNA samples of 12 individuals from
different species and geographic regions. The next step was to proceed with an analysis to
detect polymorphism which gave an estimate of three SNPs synonymous along the contig,
with an estimated π = 0.00212 diversity index. A clone containing the CesA2 gene was
identified through a selection from a BAC library generated in the scope of the Genolyptus
Project. This clone gives the prospect for the development of a minute characterization of
this gene structure in Eucalyptus. Additionally, concerning the CesA3 gene, the sequencing
of 32 individuals allowed for the formation of a 770bp contig with a π = 0.00185 diversity
index and detection of nine polymorphic loci distributed in intron and exon regions and at
the 3’-UTR of the gene. The analysis of the extension of linkage disequilibrium in the
CesA3 gene suggests that SNPs tend to be in strong linkage disequilibrium at a distance of
approximately 600bp. The knowledge of the position of the SNPs in the genes CesA2 and
CesA3 makes possible the use of these markers in future studies of genetic mapping. The
lack of non-synonymous SNPs in exon regions ensures that cellulose is in fact a very
important polymer for plant survival. Hence its synthesis machinery presents highly
conserved characteristics and so mutations in regions with effective transcription tend
mostly to be deleterious and therefore would not be fixed. Moreover, the analysis of CesA
gene expression in different species of Eucalyptus, was made from two boardings: “Digital
Differential Display”, from different libraries of ESTs and microarrays, optimized in the
scope of the Genolyptus project. The analysis with data of microarrays showed less
sensible in the detention of the distinguishing expression, probably had to the calls
“crossed relations”. / A celulose é um dos biopolímeros mais importantes do planeta, sendo também
o mais abundante, e sem dúvida uma característica chave na história evolutiva das plantas.
Contudo, sua biossíntese e regulação ainda não são bem compreendidas, embora avanços
importantes tenham ocorrido nos últimos anos, sobretudo na identificação de genes e
grupos de genes co-expressos para a formação de celulose na parede celular primária e
secundária de vegetais. Além de sua relevância biológica, a celulose possui uma grande
importância econômica no Brasil e no mundo, com destaque para a produção de celulose e
papel a partir de Eucalyptus. Para garantir os elevados níveis de produtividade e
competitividade no mercado internacional, grandes investimentos têm sido realizados pelo
setor florestal, destacando-se o Projeto Genolyptus – Rede Brasileira de Pesquisa do
Genoma de Eucalyptus, fruto de um esforço de empresas do setor de produção de celulose
e papel, e de diversas instituições públicas de pesquisa, que têm, dentre outros objetivos, o
intuito de identificar e caracterizar genes envolvidos na formação da madeira, para, no
futuro, usar essa informação no melhoramento genético do Eucalyptus. Nesse contexto,
este trabalho foi desenvolvido com o objetivo de realizar uma caracterização preliminar de
um gene de celulose sintase em Eucalyptus, que está relacionado à síntese da parede
celular secundária, sendo ortólogo ao gene EgCesA2, de E. grandis, bem como estudar o
desequilíbrio de ligação em outro gene de celulose sintase, ortólogo ao gene EgCesA3, em
uma amostra de uma população natural de E. urophylla. Em relação ao gene CesA2, foi
seqüenciada uma região exônica do gene, formada por 427pb, a partir de amostras de DNA
de 12 indivíduos de diferentes espécies e regiões geográficas. Procedeu-se a uma análise de
detecção de polimorfismo, e estimou-se a ocorrência de três SNPs sinônimos ao longo do
contig. Foi estimado um índice de diversidade π= 0,00212. Foi feita também uma triagem
em uma biblioteca de BAC, gerada no âmbito do Projeto Genolyptus, e foi identificado o
clone que contém o gene CesA2, o que permitirá o desenvolvimento futuro de
caracterização minuciosa da estrutura deste gene em Eucalyptus. Em relação ao gene
CesA3, a partir do seqüenciamento de 32 indivíduos, formou-se um contig de 770pb, e foi
encontrado um índice de diversidade π= 0,00185. Foi possível a detecção de nove locos
polimórficos distribuídos em regiões intrônicas, exônicas, e de 3’-UTR do gene. A análise
de extensão do desequilíbrio de ligação dentro do gene CesA3 sugere que os SNPs tendem
a se encontrar em forte desequilíbrio a uma distância de aproximadamente 600pb. O
conhecimento da posição dos SNPs nos genes CesA2 e CesA3 viabiliza a utilização destas
marcas em futuros estudos de mapeamento genético. A existência de SNPs sinônimos nas
regiões exônicas seqüenciadas corrobora com a idéia de que a celulose é um polímero
muito importante à sobrevivência da planta, e, portanto, sua maquinaria de síntese
apresenta características bastante conservadas, de modo que mutações em regiões
efetivamente transcritas tenderiam a ser deletérias e não seriam fixadas. Além disso, foi
feita uma análise da expressão gênica dos genes CesA em diferentes espécies de
Eucalyptus, a partir de duas abordagens: a “Digital Differential Display”, a partir de
diferente bibliotecas de ESTs e os microarrays, otimizados no âmbito do projeto
Genolyptus. A análise com dados de microarrays revelou-se menos sensível na detecção
da expressão diferencial, provavelmente devido às chamadas “relações cruzadas”.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.bc.ufg.br:tde/2892 |
| Date | January 2007 |
| Creators | Trigueiro, Elaine Lima |
| Contributors | Coelho, Alexandre Siqueira Guedes |
| Publisher | Universidade Federal de Goiás, Programa de Pós-graduação em Agronomia (EAEA), UFG, Brasil, Escola de Agronomia e Engenharia de Alimentos - EAEA (RG) |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFG, instname:Universidade Federal de Goiás, instacron:UFG |
| Rights | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/, info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | 842119561133988381, 600, 600, 600, 600, 4500684695727928426, -604049389552879283, -2555911436985713659, ALZATE, S. B. A. Caracterização da madeira de árvores de clones de Eucalyptus grandis, E. saligna, e E. grandis x urophylla. 2004. 133f. Tese (Doutorado em Recursos Florestais)- Universidade de São Paulo, Piracicaba, 2004. ALONI, Y.; COHEN, R.; BENZIMAN, M.; DELMER, D. P. Solubilization of the UDP- glucose: 1,4-beta-D-glucan 4-beta-D- glucosyltransferase (cellulose synthase) from Acetobacter xylinum. A comparison of regulatory properties with those of the membrane- bound form of the enzyme. Journal of Biological Chemistry, Bethesda, v. 258, n. 7, p. 4419-4423, 1983. ALTSCHUL S. F.; GISH, W.; MILLER, W. MYERS, E. W. LIPMAN, D. J. Basic Local Alignment Search Tool. Journal of Molecular Biology, v. 215, n. 3, p. 403-410, 1990. AMOR, Y.; HAIGLER, C. H.; JONHSON, S.; WAINSCOTT, M.; DELMER, D.P. 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