Transformação genética em cevada por bombardeamento de partículas

A presente Tese de Doutorado objetivou: (1) definir um método eficiente de transformação genética, por bombardeamento de partículas, para a obtenção de plantas transgênicas de cultivares brasileiras de cevada e (2) identificar gene(s) codificante(s) de quitinase(s) potencialmente capaz(es) de conferir resistência ao fungo patogênico de cevada Bipolaris sorokiniana. Culturas de calos obtidos a partir de escutelos imaturos das cultivares Brasileiras de cevada MN-599 e MN-698 (Cia. de Bebidas das Américas, AMBEV) foram bombardeadas com partículas de tungstênio e avaliadas quanto à expressão do gene repórter gusA através de ensaios histoquímicos de GUS e quanto ao efeito dos bombardeamentos na indução estruturas embriogênicas e regeneração de plantas. As condições de biobalística analisadas incluíram a região promotora regulando a expressão de gusA, tipo e pressão de gás hélio de dois aparelhos de bombardeamento, distância de migração das partículas, número de tiros e a realização de pré e pós-tratamento osmótico dos tecidos-alvo. No presente trabalho foram obtidos um número bastante alto de pontos azuis por calo, a indução de calos embriogênicos e embriões somáticos em uma freqüência de até 58,3% e a regeneração de 60 plantas, sendo 43 de calos bombardeados. As melhores condições observadas foram o promotor e primeiro íntron do gene Adh de milho (plasmídeo pNGI), o aparelho de bombardeamento “ Particle Inflow Gun” (PIG) utilizando-se a distância de migração de partículas de 14,8 cm, dois tiros disparados por placa e a realização de tratamento osmótico dos explantes com 0,2 M de manitol e 0,2 M de sorbitol 4-5 horas antes e 17-19 horas depois dos bombardeamentos. Das 43 plantas obtidas de calos bombardeadas, 3 apresentaram atividade de GUS na base das suas folhas. A utilização de primers sintéticos definidos a partir de genes de quitinases descritos na literatura em PCRs resultou na amplificação de dois fragmentos de aproximadamente 700 e 500 pb a partir de DNA total das cvs. MN-599 e MN-698 de cevada e um fragmento, com aproximadamente 500 pb, a partir do DNA total do isolado A4c de Trichoderma sp. Estes fragmentos foram purificados dos géis de agarose e diretamente seqüenciados de forma manual e automática. Os fragmentos de 700 e 500 pb amplificados do genoma da cultivar MN-599 foram identificados como genes de quitinases de cevada e o fragmento de 500 pb do isolado A4c de Trichoderma sp. não apresentou homologia com seqüências conhecidas de quitinases depositadas no EMBL/GenBank. A utilização de novos pares de primers, representando seqüências conservadas de quitinases do fungo Metarhizium anisopliae, resultou na amplificação de 3 fragmentos a partir do DNA total do isolado A4b de Trichoderma sp., que estão sendo purificados para realização de seqüenciamento.

Relações evolutivas entre Passiflora actinia Hooker e Passiflora elegans masters (Passifloraceae)

Em estudos prévios sobre a filogenia de Passiflora, as espécies P. actinia e P. elegans destacaram-se pela sua grande similaridade genética, apesar de sua classificação em séries taxonômicas distintas. As duas espécies apresentam distribuição geográfica muito diferente. Enquanto P. actinia é encontrada em áreas de Mata Atlântica desde o estado do Espírito Santo até o Rio Grande do Sul (RS), P. elegans está restrita ao RS e a poucas regiões limítrofes. Para melhor avaliar as relações evolutivas entre estas duas espécies foram realizadas coletas intensivas em todo o estado e desenvolvidos testes quanto às seqüências dos espaçadores intergênicos cloroplasmáticos trnL-trnF e psbA-trnH, e dos espaçadores transcritos dos genes ribossomais nucleares ITS de plantas de diferentes localidades. As análises revelaram uma baixa variabilidade intraespecífica, e evidenciaram um perfil genético próprio a cada espécie. Nas comparações interespecíficas, foram utilizadas seqüências de espécies do subgênero (Passiflora) estudadas previamente, pertencentes às séries Simplicifoliae e Lobatae, as mesmas de P. actinia e P. elegans, respectivamente. Nos três marcadores as menores distâncias genéticas encontradas foram entre estas duas espécies, sugerindo o pouco tempo de divergência entre elas. Estas comparações não mostraram diferenças marcantes nas diversidades dentro e entre as duas séries, indicando similaridade genética entre elas Apesar da intensa amostragem realizada na área limítrofe das distribuições de P. actinia e P. elegans, somente foi encontrado um híbrido entre as duas. Além do fenótipo morfológico intermediário, o híbrido pôde ser reconhecido através das suas características genéticas, o espaçador nuclear ITS apresentando padrão aditivo nos sítios variáveis destas duas espécies; as seqüências dos marcadores cloroplasmáticos foram iguais às de P. actinia, indicando que esta é a espécie doadora deste genoma. Os padrões genéticos e geográficos destas duas espécies sugerem que o processo de especiação que se desenvolveu entre as duas seja recente e tenha ocorrido em alopatria, estando provavelmente ligado aos eventos geológicos do Holoceno que influenciaram a migração da Mata Atlântica no RS. A investigação das características abióticas das regiões de ocorrência das espécies não apresentou grandes dissimilaridades, podendo indicar que a atual segregação espacial deva-se à fragmentação florestal ou que haja exclusão competitiva entre elas, pois apresentam nichos ecológicos muito semelhantes.

Estudos moleculares em pacientes com fibrose cística do sul do Brasil

Fibrose Cística (FC) ou mucoviscidose é uma das doenças hereditárias mais comuns em caucasóides, com uma freqüência estimada em um caso em cada 2000 nascimentos sendo a freqüência de indivíduos portadores estimada em 5% em indivíduos. Esta doença caracteriza-se principalmente por infecções e obstrução crônica do aparelho respiratório, insuficiência pancreática exócrina e suas conseqüências nutricionais e por elevados níveis de eletrólitos no suor. A apresentação clínica, a gravidade da doença e a velocidade de progressão da FC variam consideravelmente, incluindo-se entre as manifestações a agenesia congênita de vasos deferentes (ACVD). Dentre as 1006 mutações associadas à FC, a R117H foi descrita em associação com um sítio polimórfico de timidinas no intron 8 do gene CFTR, a qual pode estar relacionada a ACVD. Este trabalho teve como objetivos: ① identificar alterações nas seqüências de nucleotídeos dos exons 3, 4, 5, 7, 9, 11, 12, 19, 20 e 22 do gene CFTR; ② identificar a freqüência de algumas mutações freqüentes no gene CFTR (R347P, R347H, R334W, Q359K, G542X, G551D, R553X, S549N, R1162X, W1282X e N1303K) na amostra e estimar a freqüência destas mutações na população estudada; ③ determinar o genótipo dos pacientes com FC participantes do estudo; ④ estabelecer um protocolo eficiente e rápido para identificar as alterações de politimidinas em pacientes não homozigotos para a mutação ∆F508; ⑤ estabelecer a freqüência dos alelos 5T, 7T e 9T em pacientes com FC do sul do Brasil; ⑥ estabelecer a correlação do polimorfismo politimidinas com manifestações clínicas da doença, como por exemplo, azoospermia Para a identificação das mutações no gene CFTR foram avaliados 100 alelos ou 50 pacientes portadores de FC. No entanto, para a avaliação do polimorfismo de politimidinas foram avaliados 54 pacientes não relacionados. Estes pacientes foram previamente diagnosticados e se encontram em tratamento no Hospital de Clínicas de Porto Alegre. Após extração de DNA destes pacientes, o material foi amplificado por PCR utilizando-se primers específicos para as regiões de interesse. A identificação de alterações nas seqüências de nucleotídios foi possível através da técnica de SSCP. Esta técnica permitiu a detecção de 7 pacientes com alteração no exon 7, 3 pacientes com alterações no exon 11, 2 pacientes com alterações no exon 19 e de 3 pacientes com alterações no exon 20. Nenhum paciente apresentou alteração molecular nos exons 3, 4, 5, 12 e 22. As freqüências das mutações R334W, R1162X e W1282X na amostra estudada foram estabelecidas em 1,0% para cada uma delas. Não foram encontrados pacientes portadores das mutações R347P, R334H, Q359N e S549N na amostra estudada. Com a utilização deste protocolo associado ao do estudo anterior (Streit et al., 1999) foi possível a triagem de mutações em 44,4% do gene da FC O alelo 5T foi encontrado em 2 dos 108 alelos analisados. Já o polimorfismo 7T, o mais comum, foi detectado em 65 alelos, enquanto o polimorfismo 9T estava presente em 41 alelos. O genótipo mais comum estabelecido no presente estudo foi o 7T/9T, encontrado em 39 pacientes (72,2%), seguido do genótipo 7T/7T, encontrado em 12 pacientes (22,2%), e do 5T/7T, encontrado em 2 pacientes (3,7%) e, finalmente, do genótipo 9T/9T, em 1 paciente (1,85%). Os resultados obtidos sugerem que o fenótipo dos pacientes com FC estudados não resulta apenas do genótipo dos mesmos, pois existem pacientes com o mesmo genótipo e expressões fenotípicas diferentes. Fatores epigenéticos assim como ambientais devem influenciar a expressão das alterações moleculares. Entretanto, a identificação do defeito molecular básico é de fundamental importância para a confirmação precoce e precisa do diagnóstico em pacientes suspeitas e para o estudo familiar permitindo que as medidas de tratamento e prevenção sejam implementadas do modo mais eficiente.

Estudo filogenético das espécies da seção Torva do gênero Solanum L. (Solanaceae) na região sul do Brasil

O gênero Solanum L. (Solanaceae) compreende mais de 1000 espécies, incluindo táxons de grande interesse econômico por seu valor alimentício e medicinal. Este gênero é dividido em três subgêneros: Bassovia, Solanum e Leptostemonum. O subgênero Leptostemonum é dividido em dez seções, e entre essas destaca-se a seção Torva que possui representantes no sul do Brasil, e cujas espécies têm amplo interesse por apresentarem substâncias ativas de grande utilidade farmacológica. Entretanto, dentro dessa seção existem problemas taxonômicos, inclusive com a presença de indivíduos de morfologia intermediária, que dificultam sua classificação e, conseqüentemente, o seu melhor aproveitamento. Nesse trabalho, foram realizados dois estudos de caráter filogenético a fim de conhecer as relações de parentesco entre as espécies de Solanum seção Torva, presentes no sul do Brasil, e destas com espécies de outras seções do subgênero Leptostemonum. Em ambos os estudos foram utilizados quatro marcadores (genomas nuclear e plastidial): a região ITS (espaçadores internos transcritos do DNA nuclear ribossomal) incluindo ITS1, ITS2 e o gene 5,8S; o íntron trnL e os espaçadores intergênicos trnL-trnF e trnS-trnG do DNA plastidial. O marcador ISSR (Inter Simple Sequence Repeats) foi utilizado para verificar a variabilidade genética entre as espécies de Solanum seção Torva e testar o grau de polimorfismo de quatro “primers” dentro dessa seção. As análises realizadas evidenciaram uma origem monofilética para a seção Torva. Além disso, foi verificada uma relação de parentesco mais acentuado dessa seção com S. melongena, S. jamaicense e S. sisymbriifolium. Dentro da seção Torva foram observados agrupamentos que relacionam a espécie de morfologia intermediária a seus possíveis progenitores S. paniculatum e S. guaraniticum. Os quatro agrupamentos mais freqüentes observados dentro da seção foram: a aproximação de S. guaraniticum, S. bonariense e S. paniculatum X S. guaraniticum; o relacionamento entre S. adspersum e S. tabacifolium; a interação entre S. paniculatum e a espécie de morfologia intermediária; e a aproximação entre S. paniculatum e S. variabile. Este trabalho contribuiu para o conhecimento evolutivo das espécies dessa complexa seção que vem levantando interesse de inúmeros pesquisadores.

Análises morfológicas e moleculares dos gêneros Galium L.e Relbunium (Endl.)Hook.f. (RUbieae-Rubiaceae)no estado do Rio Grande do Sul-Brasil

Desde o início da história taxonômica de Relbunium, muitos foram os trabalhos que enfatizaram sua autonomia e posição taxonômica. Atualmente, alguns estudos sugerem que as espécies pertencentes a Relbunium devam ser incluídas em uma seção do gênero Galium. Porém, recentes estudos moleculares na tribo Rubieae, destacam Galium como um grupo parafilético, e Relbunium como um gênero independente e monofilético. O problema taxonômico referente a Galium e Relbunium é de difícil solução, devido à ausência de estudos que integrem caracteres morfológicos, ecológicos e moleculares. No presente trabalho objetivou-se adicionar informações para o conhecimento básico das espécies de Relbunium e Galium para o sul do Brasil, a partir de caracteres morfológicos e moleculares, buscando responder a seguinte questão: “Relbunium pode ser considerado um gênero ou apenas uma seção dentro de Galium?”. Para atingir os objetivos, foi analisada a morfologia das espécies, com ênfase nas folhas, flores e frutos para duas espécies de Galium e treze de Relbunium: G. latoramosum, G. uruguayense, R. equisetoides, R. gracillimum, R. hirtum, R. humile, R. humilioides, R. hypocarpium, R. longipedunculatum, R. mazocarpum, R. megapotamicum, R. nigro-ramosum, R. ostenianum, R. richardianum e R. valantioides. Chaves de identificação foram geradas a partir dos resultados das análises morfológicas. As folhas foram analisadas quanto à forma, ápice, padrão de venação, tricomas, estômatos, distribuição de idioblastos secretores e vascularização do hidatódio. Esses caracteres não evidenciaram a separação entre os gêneros, auxiliando apenas na individualização das espécies. A morfologia das flores e frutos auxiliou na diferenciação dos gêneros e espécies estudadas. As flores são comumente bispóricas, a exceção de G. latoramosum. Brácteas involucrais, ausentes em Galium, estão presentes nas espécies de Relbunium, de duas a quatro; nesse gênero há presença de antopódio, ausente em Galium. A corola possui tricomas glandulares unicelulares na face adaxial, e na face abaxial os tricomas, quando presentes, são simples e idioblastos secretores estão presentes apenas em R. gracillimum. O androceu tem quatro estames alternipétalos e exsertos, com anteras dorsifixas e tetrasporangiadas, de deiscência longitudinal. O ovário é ínfero, bicarpelar, bilocular, com um rudimento seminal anátropo e unitegumentado por lóculo. O desenvolvimento dos frutos, a estrutura do pericarpo e da testa foram descritos. Os frutos são do tipo baga, em R. gracillimum e R. hypocarpium, ou esquizocarpo, nas demais espécies. A consistência do pericarpo pode variar de carnosa, nos frutos do tipo baga, a levemente seca, nos frutos esquizocarpos. Entre as espécies, observou-se uma variação com relação ao exocarpo, que pode ser liso, piloso ou com idioblastos secretores. A testa é constituída por apenas uma camada de células, que em R. hypocarpium mostra-se descontínua. Além das descrições morfológicas, foram realizados estudos moleculares das espécies, através do seqüenciamento de fragmentos do DNA nuclear (ITS) e plastidial (trnL-F). A partir dos resultados obtidos formam elaborados cladogramas com base nos dados morfológicos e moleculares. O cladograma construído a partir dos dados morfológicos (vegetativos e reprodutivos) evidenciou a distinção dos dois gêneros, ou seja, sustenta Relbunium como táxon independente. Nesse cladograma observa-se que a VI presença ou ausência de brácteas foi determinante, e proporcionou a separação dos gêneros. A uniformidade dos caracteres morfológicos vegetativos entre as espécies auxiliou apenas na distinção das espécies de Relbunium. Com relação aos dados moleculares, os fragmentos de DNA utilizados mostraram-se pouco informativos. A análise do fragmento ITS, em especial, contribuiu para confirmação da relação entre algumas espécies (R. hirtum e R. ostenianum, e R. humile e R. mazocarpum). A análise combinada dos dados morfológicos e moleculares não caracterizou Relbunium como um clado monofilético, sendo sua manutenção não sustentada, isso, principalmente, devido à falta de diferenças moleculares entre as espécies. Conclui-se que para o grupo em questão as análises morfológicas, das folhas, flores e frutos, foram suficientes para destacar Relbunium como um gênero autônomo e monofilético na tribo Rubieae.