da genômica ao melhoramento luis e. aranha camargo dept. entomologia, fitopatologia e zoologia...
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Da Genômica ao MelhoramentoLuis E. Aranha Camargo
Dept. Entomologia, Fitopatologia e Zoologia AgrícolaESALQ/USPPiracicaba
Genômica
Ciência que analisa estrutura, composição e
funcionalidade de genomas
Sequenciamento
Análise estrutural
Análise comparativa
Análise funcional (várias abordagens: SAGE, microarranjos, RT-PCR, análise in silico, etc)
Objetivo:Identificar genes e suas funções
Grande volume de informação
Genômica
Mineraçãoou garimpagem
gene fenótipogenética vegetal
variação genética variação fenotípicamelhoramento vegetal
O melhorista objetiva relacionar variantes de um gene (alelos)com variaçõesem fenótipos de modo a identificar os melhores alelos
ESTsseqüências genômicas SAGE
proteômica análise de mutantes
bioinformática
FENÓTIPO
melhoristas usam uma variedade de estratégias para separar os efeitos
da variância genética da ambiental...
F = G + A
-se baseia na análise de médias e variâncias para selecionar melhoresgenótipos
-pouco se sabe sobre os genes que controlam a característica
-seleção baseada no somatório dos efeitos dos genes que controlam a característica
idéia é associar variações alélicas em certos genes candidatos com variações em fenótipos
idéia tornou-se palpável a partir do desenvolvimento da Genômica
mas o que são genes candidatos?
Efeito menor em maisina eresistência
Resistência a lagarta da espiga (McMullen et al., PNAS 95, 1998)
Efeito maior em maisinae resistência
Outros locos,efeito na
resistênciamas não em
maisina
Projetos ESTs são fontes de genes cadidadtos
TIGR Soybean Gene Index (GmGI)
PALperoxidades Lipoxigenase
Necessidade de conhecimento de vias metabólicas
Genes RPr proteínas
variedade resistente0% doença
variedade suscetível60% doença
pal atccctcatttggGatctaggtg atccctcatttggTatctaggtglox cggtacacgtttaccagggtcA cggtacacgtttaccagggtcGpr-1 ggcttgacatgcaaatcagga ggcttgacatgcaaatcaggaetc...
Associação de alelos com fenótipos (análise de ligação) – cruzamentos experimentais
Progênie de linhagens recombinantes é classificada de acordo com genótipos esperados no gene pal
genótiposparentais
em gene candidatos
genes candidatos
atccctcatttggGatctaggtg atccctcatttggTatctaggtg
Doença 17% 37%
Presença do alelo G a no locus pal está associada com uma reduçaõ de 54% na quantidade de doença
ProblemaProblema: a lista de genes candidatos ainda é pequena
pois a maioria das vias metabólicas que controlam características de importância agronômica é incompleta
e aqui é onde a Genômica Funcional entra…e aqui é onde a Genômica Funcional entra…para completar esta vias metabólicas por meio de uma série de
técnicas (genética reversa e direta, análise de expressão gênica via microarranjos, SAGE, e de bancos
de EST, etc.)
SAGE(aguardem…)
Hibridização in silico:auxílio na seleção de
marcadores candidatos
Comparações entre bibliotecas de ESTs geradas sob condições distintas podem servir
de base para identificar marcadores candidatos
inoculação Expressão de genes de resistência
Produtos dos genes estarãoPresentes na amostra de RNAm
Comparar com biblioteca feita de RNAm de planta não inoculada
27.1
20.4
11.9
9.9
6.8
6.1
5.9
3.0
2.7
2.7
1.6
0.9
0.8
0.3
19.9
19.6
10.9
11.7
8.6
7.2
9.0
2.7
2.4
3.9
1.4
1.1
1.4
0.1
0 5 10 15 20 25 30
Photosynthesis
Conserved of unknown function
General metabolism
Macromolecule metabolism
Low hit (E>10e-5)
Cellular process
No hit
Non-classified
Abiotic stress
Biotic stress
Signal transduction
Disease resistance related domains
Ubiquitination pathway
Retrotransposons
% of Bean ESTs
PVEPSE3
PVEPLE1+ PVEPSE2
Comparação entre bibliotecas ESTs de feijoeiro geradas de plantas inoculadas ou não com Colletotrichum
inoculada
não inoc.
Genes candidatos para cruzamentosexperimentais
Expressão diferencial com Auxílio de arranjos
Hibridização em microarranjos(microarrays)
Permite estudar a expressão de vários genes de uma só vez
Genes são dispostos em lâminas ou “chips”
(Sanghyeob et al., 2004)(Gibly et al., 2004)
………………………………………………………………………………………………
Microchipcontendo
genes
RNAm de planta inoculada
RNAm de planta não inoculada
Expressão gênica diferencial
Síntese de cDNA e marcação commarcadores fluorescentes
cDNA
cDNA
hibridização
Genes somente expressos em plantas inoculadas
Gene somente expresso em plantas não inoculadas
Expressão em ambas situações
Análise de expressão gênica de indivíduos fenotipicamente distintos - descoberta de genes candidatos
e.g.- análise da expressão gênica de fenótipos extremos de uma população segregante
Schadt et al., Nature 2003, 422:297-302
Perfil de expressãoDiferenças em expressão gênica devem
Ser específicas ao fenótipo eGenótipo que separam os grupos
Genes candidatos
RNAmRNAm
EST
Vias metabólicas
SAGE
Análise in silico
SN
Ps
GENÔMICA
MELHORAMENTO
para análise de ligação em cruzamentos experimentais
Microarranjos
Sequenciamento genômico
