Expression profiling and sequence diversity of novel DREB genes from common bean (Phaseolus vulgaris L.) and their association with drought-related traits

Common bean is a major dietary component in several countries, but its productivity is negatively affected by abiotic stresses. Dissecting candidate genes involved in abiotic stress tolerance is a paramount step toward the improvement of common bean performance under such constraints. Thereby, this thesis presents a systematic analysis of the DEHYDRATION RESPONSIVE ELEMENT-BINDING (DREB) gene subfamily, which encompasses genes that regulate several processes during stress responses, but with limited information for common bean. First, a series of in silico analyses with sequences retrieved from the P. vulgaris genome on Phytozome supported the categorization of 54 putative PvDREB genes distributed within six phylogenetic subgroups (A-1 to A-6), along the 11 chromosomes. Second, we cloned four novel PvDREB genes and determined their inducibility-factors, including the dehydration-, salinity- and cold-inducible genes PvDREB1F and PvDREB5A, and the dehydration- and cold-inducible genes PvDREB2A and PvDREB6B. Afterwards, nucleotide polymorphisms were searched through Sanger sequencing along those genes, revealing a high number of single nucleotide polymorphisms within PvDREB6B by the comparison of Mesoamerican and Andean genotypes. The nomenclature of PvDREB6B is discussed in details. Furthermore, we used the BARCBean6K_3 SNP platform to identify and genotype the closest SNP to each one of the 54 PvDREB genes. We selected PvDREB6B for a broader study encompassing a collection of wild common bean accessions of Mesoamerican origin. The population structure of the wild beans was accessed using sequence polymorphisms of PvDREB6B. The genetic clusters were partially associated with variation in latitude, altitude, precipitation and temperature throughout the areas such beans are distributed. With an emphasis on drought stress, an adapted tube-screening method in greenhouse conditions enabled the phenotyping of several drought-related traits in the wild collection. Interestingly, our data revealed a correlation between root depth, plant height and biomass and the environmental data of the location of the accessions. Correlation was also observed between the population structure determined through PvDREB6B and the environmental data. An association study combining data from the SNP array and DREB polymorphisms enabled the detection of SNP associated with drought-related traits through a compressed mixed linear model (CMLM) analysis. This thesis highlighted important features of DREB genes in common bean, revealing candidates for further strategies aimed at improvement of abiotic stress tolerance, with emphasis on drought tolerance

Estrutura da vegetação e sua relação com a diversidade, abundância e similaridade de coleópteros bioindicadores em diferentes sistemas vegetacionais, Piracicaba, SP

A Mata Atlântica é considerada um dos biomas mais importantes do mundo devido à sua alta biodiversidade e funções ecossistêmicas. Entretanto, encontra-se fragmentada em porções de pequenas dimensões esparsas em uma matriz predominantemente agrícola, composta principalmente por extensas pastagens e monoculturas. Desse modo, os sistemas agroflorestais por apresentarem uma estrutura diferenciada dos monocultivos e similar às condições naturais, podem ser utilizados como uma alternativa para o manejo e a conservação da biodiversidade nos remanescentes florestais. A fragmentação provoca modificações no ambiente que irão refletir na perda e no deslocamento da biodiversidade, estando os insetos entre os grupos mais afetados. Uma das formas de se avaliar o estado de conservação dos fragmentos e o impacto antrópico nos sistemas vegetacionais, é estudar a presença e distribuição de organismos bioindicadores. Dentre esses, os insetos ocupam posição de destaque. Os insetos da família Scarabaeidae e da subfamília Scolytinae são bons indicadores de distúrbios, pois são muito sensíveis ás mudanças ambientais. Neste trabalho hipotetisou-se que a presença desses insetos está relacionada com a estrutura da vegetação e as condições de vida proporcionadas pelas diferentes formas de uso-da-terra. O objetivo desta pesquisa foi avaliar a diversidade de espécies, o padrão de abundância e a similaridade entre as populações de coleópteros (Scarabaeidae e Scolytinae) em diferentes sistemas vegetacionais de diferentes estruturas: i) Fragmento de floresta estacional semidecidual dividido em três áreas: beira do rio, centro e borda; ii) Sistema Agroflorestal (SAF) (interface entre o fragmento e o pasto); iii) Pasto composto de Brachiaria decumbens (L.); iv) Monocultivo de café (Coffea arábica L.); v) Monocultivo de seringueira (Hevea brasiliensis Müell. Arg.); vi) SAF de café e seringueira - todos situados numa região de domínio anterior de floresta estacional semidecidual em Piracicaba-SP. Os sistemas foram caracterizados quanto à sua estrutura e condições micrometeorológicas. Os insetos foram coletados mensalmente entre agosto/2013 e julho/2014 utilizando-se dois tipos de armadilhas: Pitfall e etanol modelo ESALQ-84. Foram coletados 1.047 espécimes distribuídos em 21 espécies da família Scarabaeidae e 1.833 indivíduos de 38 espécies da subfamília Scolytinae. A maior quantidade de espécies de Scarabaeidae foi encontrada na borda do fragmento florestal, enquanto que a maior abundância ocorreu no fragmento florestal perto do rio. A subfamília Scolytinae apresentou a maior riqueza de espécies no sistema agroflorestal misto (borda) e a maior abundância no sistema agroflorestal café-seringueira. A abundância e riqueza de espécies da família Scarabaeidae foram correlacionadas positivamente com a temperatura do ar, temperatura e umidade do solo e a precipitação. Por outro lado, a abundância e a riqueza de espécies da subfamília Scolytinae apresentaram correlação negativa com a temperatura do ar e a temperatura e umidade do solo. Ambos os grupos de insetos apresentaram a maior abundância e riqueza de espécies nas áreas com estrutura vegetacional mais complexa, sendo influenciadas pelas condições microclimáticas dentro de cada local.