Resistance Gene Analogs of Chickpea: Where Do

1
Genômica Funcional, Estrutural e Comparativa de
Feijão-Caupi (Vigna unguiculata)
2
Um Organismo, Vários Usos Vigna unguiculata
Alimentação Humana
Forragem Recup. Solos

• Feijão seco
• Feijão verde
• (incluindo enlatados)
• Moyashi
• (broto-de-feijão)
• Farinhas e outros
• (biscoitos, acarajé, salgadinhos)

• Bovinos
• Caprinos
• Ovinos
• Bio-Fertilizante
• Fixação de nitrogênio
• Rizóbio nativo

Potencial Fonte de Alimentação, Emprego e Riqueza
Matéria Prima
Valor Nutritivo
Propriedades gelatinizantes e espumantes
altamente valiosas para a indústria alimentícia

• ? ? Proteínas
• ? Digestibilidade
• ? Carbohidratos
• ? Amino-ácidos essenciais

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Uma Leguminosa Importante Vigna unguiculata
Preços Mercado
? Diversidade Morfológica ? Diversidade
Genética ? Erosão Genética ? Potencial para
Melhoramento
Cores e Formas
4
Rusticidade Capacidade de Adaptação
Semi Árido
Trópico Úmido
Ambientes Contrastantes Cultivares Tribais
Rusticidade e capacidade ímpar de adaptação
5
Leguminosa Escolhida pela NASA para Cultivo em
Estacões Espaciais
Lack of Gravity Higher Plants
http//nasaexplores.com/show2_articlea.php?id03-0
14
6

• Leguminosa ModeloVigna unguiculata

• Nível diplóide 2n22
• Genoma Pequeno ca. 450-500Mb
• -1/2 soja, 1/7 ervilha, 2.700x menos que V. faba
• Auto-Fecundação Gerações Curtas
• 2,5 meses ? ideal para mapeamento
• Transformação genética
• Biofábricas
• Bioremediação
• Fonte de genes para melhoramento
• também de outras leguminosas

Nível de Novidade
7
Problemas e Necessidades Vigna unguiculata
Nordeste Brasileiro
1. Produtividade feijão-caupi (130-500
kg/ha) feijão comum Phaseolus vulgaris
(565-630 kg/ha) 2. Infecções Virais Mosaico
severo Potyvirus 3. Nematóides Meloydogyne spp.
4. Ataque de caruncho Callosobruchus
maculatus, Pós-colheita 5. Fatores
abióticos Seca, Calor, Salinidade 6. Porte,
tempo de floração, cor dos grãos
Perdas Significativas!!
8
A Equipe Rede NordEST Vigna unguiculata
Nordeste Brasileiro
I-UFPE-1 LGBV Ana M. Benko Iseppon Coordenação
Geral Recife, PE (10)
II- UFPE-2 LGMM Ederson Akio Kido Recife, PE
(18)
III-UFC BBM Thalles Grangeiro Fortaleza, CE (31)
IV-Embrapa CPAMN Semíramis R. Ramalho Teresina,
PI (8)
V-UFPB BioMol Demetrius A. M. Araújo João
Pessoa, PB (14)
VII-Embrapa CPATSA Carlos A. F.
Santos Petrolina, PE (3)
VI-UFPI LIBPI Semíramis J. H. Monte Teresina, PI
(10)
VIII-Embrapa CENARGEN Francisco J. Lima
Aragão Brasília, DF (01)
IX-USP ESALQ Luiz Eduardo Aranha
Camargo Piracicaba, SP (02)
X-USP CENA Antonio V. O. Figueira Piracicaba, SP
(01)
130 membros ?Seleção Criteriosa dos Grupos
XI- Univ. Frankfurt Günter Kahl Frankfurt,
Alemanha (01)
XII- Univ. Califórnia Jeff Ehlers Riverside, USA
(01)
9
Estratégias do Projeto Vigna unguiculata
Nordeste Brasileiro
Genoma Expresso
Mapeamento Genético
Interação Complementaridade
Transformação Genética
Bioinformática
Início Oficial do Projeto 26/Maio/2005
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Mapeamento Genético Cruzamento Intraespecífico
V. unguiculata X V. unguiculata Cultiva
r A Cultivar B (Resistente)
(Suscetível) ? Linhagens Recombinantes de
Autofecundação até F7-F8 ca. 130
Indivíduos Inoculação com Patógenos Identificaçã
o de Locos de Resistência
Outras características inclusive QTLs
Progênie Testadora
11
Quadro 8 Parentais eleitos para o cruzamento de
mapeamento, bem como suas respectivas
características agronômicas.
P1
P2
P2
Dois Cruzamentos Principais BR-14 Mulato x
IT-85F-2687 Cruzamentos-teste com
características equivalentes
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Estudos Moleculares Preliminares Vigna
unguiculata Nordeste Brasileiro
Seleção de Parentais DAF (DNA Amplification
Fingerprinting)
85 acessos avaliados
V.ung.Cabeçudo
Vung Canapu
Vung S.Verde
Vung Canapu Precoce
Vung CNC0434
Vung CNCX1101
Vung CNC1115-16F
Vung CNCX1112-4F
Vung CNCX1115-18F
Vung CNCX1115-11F
Vung CNCX1115-20F
Vung CNCX1010-4F
Vung BR17-Burguês
Vung 02
Vung CNCX1114-4F
Vung. Paulista
Vung João Paulo II
Vung L351002A
Vung L539001(T16)
Vung L382002A
Vung 821Vita 6
Vung Balinha 305
Vung BR14-Mulato
Vung BR9 Longa
Vung BR17Gurg.
Vung CB-3
Vung IPEAUV 69
Vung IT82D699
Vung IT85D3850-2
Vung TE91195-7F
Vung TE90180-9F
Vung TE90180-6F
Vung TE90169-4F
Vung 90179-9F
Vung TE91191-8F
Vung TE867517-E2
Vung TE867556-E
Vung Istambul
Vung 73260
Vung L775011
Vung L950002
Vung Epace10
Vung L9556002
Vung S.Inácia Biv411
Vung MRC11213
Vung Manaus
Vung VCRA31
Vung Epace1
Vung Epace11
Vung Ipa201
Vung Ipa202
Vung Ipa204

• 26 primers selecionados de 262
• testados
• 212 bandas polimórficas amostradas

Vung Ipa205
Vung Ipa206
Vung C..Amarelo
Vung VIG28/76
Vung VIG79/82
Vung VIG66/85
Vung VIG69/79
Vung L2102/98
Vung VIG42/83
Vung VIG1/78
Vung VIG58/80
Vung VIG50/80
Vung VIG71/82
Vung VIG7/7
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Mapa Genético de Alta Resolução
Mínimo 600 marcadores moleculares
DAF (DNA Amplification Fingerprinting) AFLP
(Amplified Fragment Length Polymorphism) SCAR
(Sequence Characterized Amplified Region) SSRs
(Simple Sequence Repeats)
RGAs (Resistance Gene Analogs) STMS (Sequence Tag
Microsatelite Markers) ESTs (Expressed Sequence
Tags)
Marcadores Possibilidades para o Melhoramento
Marcadores em Fase de Seleção (parentais e parte
da progênie F2)
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Genoma Expresso ESTs Expressed Sequence Tags
Estratégia No 1
V. unguiculata 1 V. unguiculata
2 Característica A Característica B Tecido
Escolhido ? Situações I II III
Seqüenciamento 78.000 ESTs
Bioinformática
Genes Expressos em I
Genes Expressos em III
Genes Expressos em II
15
Bibliotecas Planejadas ESTs Expressed Sequence
Tags
BIÓTIC O ABIÓTIC O
Caráter Biblioteca Biblioteca Biblioteca Tecido Seqüências Total
Mosaico Dourado Resistente / inoculado Resistente / não inoculado Sensível / inoculado Folhas jovens 3 x 5.000 15.000

Mosaico Severo Resistente / inoculado Resistente / não inoculado Sensível / inoculado Folhas jovens 3 x 5.000 15.000

Salinidade (Hidroponia) Tolerante / com NaCl Tolerante / sem NaCl Sensível / com NaCl Raiz 3 x 5.000 15.000

Seca (solo salino) Tolerante / solo com deficiência hídrica Tolerante / solo sem dificiência hídrica Sensível / solo com deficiência hídrica Planta toda 3 x 10.000 30.000
Total 65.000
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Genoma Expresso SAGE Serial Analysis of Gene
Expression
Estratégia No 2
V. unguiculata 1 V. unguiculata 2
Característica A Característica B
Tecido Escolhido
? Situações I
II III
Bibliotecas de ESTs pré-existentes
Segmento parcial do RNAm concatenado é seqüenciado
Seqüenciamento 120.000 Tags
Bioinformática
Genes Expressos em I
Genes Expressos em III
Genes Expressos em II
17
Genoma Expresso SAGE Serial Analysis of Gene
Expression O Método Supersage EcoP15I
Comparação com EST
18
Bibliotecas Planejadas SAGE Estresse Abiótico
(Salinidade)
8 Bibliotecas
Cultivar Tratamento (200 mM NaCl) Tratamento (200 mM NaCl)
Cultivar 2,5 h 8 h
Resistente com NaCl com NaCl
Resistente sem NaCl sem NaCl
Sensível com NaCl com NaCl
Sensível sem NaCl sem NaCl
19
Bibliotecas Planejadas SAGE Estresse Biótico
(Viroses)
Mosaico Severo do Caupi (CPSMV, Cowpea Severe
Mosaic Vírus)
Mosaicos de Potyvirus (CABMV, Cowpea Aphid-Borne
Mosaic Virus e BICMV, Blackeye Cowpea Mosaic
Virus)
Genótipo/tempo 30, 60, 90 min. 7h 18h
Resistente 1 inoculado 2 inoculado 3 Inoculado
Resistente controle 4 Apenas injuriado, não inoculado 5 Apenas injuriado, não inoculado 6 Apenas injuriado, não inoculado
Susceptível 7 inoculado 8 inoculado 9 Inoculado
Resistente Controle não injuriado 10 Sem injúria, sem inoculação 10 Sem injúria, sem inoculação 10 Sem injúria, sem inoculação
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Andamento das Atividades
Recursos Disponíveis fim de Maio/2005
Marcadores Moleculares
SAGE
Mapeamento Genético
Genoma Expresso
EST
Mapeamento Análise de Ligação
Expressão Protéica
Interação Complementaridade
Cultivo In Vitro Regeneração
Pipeline
Transformação Genética
Bioinformática
Transformação Genética
Data Mining
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Bioinformática

• Plataforma para Submissão de Seqüências
  (Pipeline)
• Bolsista de pós-doutorado
• - Bolsa DCR CNPq/FACEPE
• Início da montagem dos scripts das rotinas de
  bioinformática necessários para a montagem da
  plataforma de pipeline do projeto
• Apoio Pontos de Partida
• - Plataforma do SUCEST (Prof. Arruda/USP)
• Plataformas FOREST e BEST (Prof.
  Aranha/USP-ESALQ)
• Convênio com LNCC (Plataforma Sabiá).

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Projeto Vigna Renorbio Rede NordEST
Treinamento de Pessoal
Nível PG em Genética ou PG em Ciencias Biológicas Recife PG em Bioquímica Fortaleza Outras PGs da Rede
Doutorado 3 7 -
Mestrado 3 2 2
Iniciação Científica 6 8 18
Treinamento Técnico 3 - -

Pós-Doutorado 1 1 -
54 alunos de Graduação e PG Recursos para Bolsas
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Atividades de Integração e Treinamento da Rede
NordEST
Curso 1 Mapeamento Físico e Genético em
Vegetais Período de 15 a 29 de maio/2005 13
alunos, sendo dois membros da rede NordEST
Financiamento pelo CNPq/CBAB
Nome UF Instituição
Regina Lucia Ferreira Gomes PI Universidade Federal do Piauí, Depto. de Biologia
Teresa Cristina S. L. Grisi PB Universidade Federal da Paraíba - João Pessoa, Lab. Biol. Molecular
Curso 2 Técnicas Moleculares, Bioinformática e
Mapeamento Aplicadas ao Melhoramento de
Plantas Período 18 e 30/setembro/2005 17 alunos
(Mercosul) quatro membros da rede NordEST
Nome UF Instituição
Ângela Celis de Almeida Lopes PI Universidade Federal do Piauí, Departamento de Biologia
Cândida Hermínia C. de Magalhães Bertini CE Universidade Federal do Ceará, Depto. de Botânica
Luiz Ronaldo Nali PE Universidade Federal de Pernambuco, Departamento de Genética
Maurisrael de Moura Rocha PI Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária, CPAMN
Prof. Dr. Luiz Eduardo Camargo Aranha (USP-ESALQ)
Tercílio Calsa Júnior (CENA-USP)
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Obrigada!
Homepage do Programa http//www.vigna.ufpe.br/