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Da Genômica ao Melhoramento

Da Genômica ao Melhoramento. Luis E. Aranha Camargo Dept. Entomologia, Fitopatologia e Zoologia Agrícola ESALQ/USP Piracicaba. Genômica. Ciência que analisa estrutura, composição e funcionalidade de genomas. Genômica. Sequenciamento. Grande volume de informação. Bioinformática.

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Da Genômica ao Melhoramento

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Presentation Transcript

  1. Da Genômica ao Melhoramento Luis E. Aranha Camargo Dept. Entomologia, Fitopatologia e Zoologia Agrícola ESALQ/USP Piracicaba

  2. Genômica Ciência que analisa estrutura, composição e funcionalidade de genomas

  3. Genômica Sequenciamento Grande volume de informação Bioinformática Análise estrutural Análise comparativa Mineração ou garimpagem Análise funcional (várias abordagens: SAGE, microarranjos, RT-PCR, análise in silico, etc) Objetivo:Identificar genes e suas funções

  4. Genômica ESTs seqüências genômicas bioinformática genética vegetal SAGE proteômica fenótipo gene análise de mutantes melhoramento vegetal variação genética variação fenotípica Genética x Melhoramento O melhorista objetiva relacionar variantes de um gene (alelos)com variações em fenótipos de modo a identificar os melhores alelos

  5. Melhoramento genético convencional seleção seleção FENÓTIPO F = G + A ... seleção melhoristas usam uma variedade de estratégias para separar os efeitos da variância genética da ambiental

  6. Melhoramento convencional • se baseia na análise de médias e variâncias para selecionar melhores • genótipos • pouco se sabe sobre os genes que controlam a característica • seleção baseada no somatório dos efeitos dos genes que controlam • a característica Melhoramento assistido por genes candidatos 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?

  7. Resistência a lagarta da espiga (McMullen et al., PNAS 95, 1998) Efeito maior em maisina e resistência Outros locos, efeito na resistência mas não em maisina Efeito menor em maisina e resistência

  8. Projetos ESTs são fontes de genes cadidadtos TIGR Soybean Gene Index (GmGI)

  9. PAL peroxidades Lipoxigenase Genes R Pr proteínas Necessidade de conhecimento de vias metabólicas

  10. atccctcatttggGatctaggtg atccctcatttggTatctaggtg Associação de alelos com fenótipos (análise de ligação) – cruzamentos experimentais X variedade resistente 0% doença variedade suscetível 60% doença genes candidatos genótipos parentais em gene candidatos pal atccctcatttggGatctaggtg atccctcatttggTatctaggtg lox cggtacacgtttaccagggtcA cggtacacgtttaccagggtcG pr-1 ggcttgacatgcaaatcagga ggcttgacatgcaaatcagga etc... Progênie de linhagens recombinantes é classificada de acordo com genótipos esperados no gene pal Doença 17% 37% Presença do alelo G a no locus palestá associada com uma reduçaõ de 54% na quantidade de doença

  11. Problema: 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… 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.)

  12. SAGE(aguardem…)

  13. 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

  14. inoculação Expressão de genes de resistência Produtos dos genes estarão Presentes na amostra de RNAm Comparar com biblioteca feita de RNAm de planta não inoculada

  15. Comparação entre bibliotecas ESTs de feijoeiro geradas de plantas inoculadas ou não com Colletotrichum inoculada não inoc. Genes candidatos para cruzamentos experimentais

  16. 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)

  17. ………… ………… ………… ………… ………… ………… ………… ………… ………… Expressão gênica diferencial RNAm de planta inoculada cDNA Síntese de cDNA e marcação com marcadores fluorescentes hibridização cDNA Microchip contendo genes RNAm de planta não inoculada

  18. Genes somente expressos em plantas inoculadas Expressão em ambas situações Gene somente expresso em plantas não inoculadas

  19. Análise de expressão gênica de indivíduos fenotipicamente distintos - descoberta de genes candidatos e.g.- análise da expressão gênicade fenótipos extremos de uma população segregante X RNAm RNAm Diferenças em expressão gênica devem Ser específicas ao fenótipo e Genótipo que separam os grupos Perfil de expressão Genes candidatos Schadt et al., Nature 2003, 422:297-302

  20. Bioinformática Genômica x Melhoramento SNPs Vias metabólicas Microarranjos GENÔMICA SAGE EST Sequenciamento genômico Análise in silico MELHORAMENTO genes candidatos para análise de ligação em cruzamentos experimentais

  21. Obrigado! Luis E. Aranha Camargo leacamar@esalq.usp.br

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