Analysis of gene expression profiles under water stress in tolerant and sensitive sugarcane plants

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Analysis and functional annotation of an expressed sequence tag collection for tropical crop sugarcane

To contribute to our understanding of the genome complexity of sugarcane, we undertook a large-scale expressed sequence tag (EST),program. More than 260,000 cDNA clones were partially sequenced from 26 standard cDNA libraries generated from different sugarcane tissues. After the processing of the sequences, 237,954 high-quality ESTs were identified. These ESTs were assembled into 43,141 putative transcripts. of the assembled sequences, 35.6% presented no matches with existing sequences in public databases. A global analysis of the whole SUCEST data set indicated that 14,409 assembled sequences (33% of the total) contained at least one cDNA clone with a full-length insert. Annotation of the 43,141 assembled sequences associated almost 50% of the putative identified sugarcane genes with protein metabolism, cellular communication/signal transduction, bioenergetics, and stress responses. Inspection of the translated assembled sequences for conserved protein domains revealed 40,821 amino acid sequences with 1415 Pfam domains. Reassembling the consensus sequences of the 43,141 transcripts revealed a 22% redundancy in the first assembling. This indicated that possibly 33,620 unique genes had been identified and indicated that >90% of the sugarcane expressed genes were tagged.

Analysis of Bothrops jararacussu venomous gland transcriptome focusing on structural and functional aspects: I - gene expression profile of highly expressed phospholipases A(2)

Snake venom glands are a rich source of bioactive molecules such as peptides, proteins and enzymes that show important pharmacological activity leading to in local and systemic effects as pain, edema, bleeding and muscle necrosis. Most studies on pharmacologically active peptides and proteins from snake venoms have been concerned with isolation and structure elucidation through methods of classical biochemistry. As an attempt to examine the transcripts expressed in the venom gland of Bothrops jararacussu and to unveil the toxicological and pharmacological potential of its products at the molecular level, we generated 549 expressed sequence tags (ESTs) from a directional cDNA library. Sequences obtained from single-pass sequencing of randomly selected cDNA clones could be identified by similarities searches on existing databases, resulting in 197 sequences with significant similarity to phospholipase A(2) (PLA(2)), of which 83.2% were Lys49-PLA(2) homologs (BOJU-1), 0.1% were basic Asp49-PLA(2)s (BOJU-II) and 0.6% were acidic Asp49-PLA(2)s (BOJU-III). Adjoining this very abundant class of proteins we found 88 transcripts codifying for putative sequences of metalloproteases, which after clustering and assembling resulted in three full-length sequences: BOJUMET-I, BOJUMET-II and BOJUMET-III; as well as 25 transcripts related to C-type lectin like protein including a full-length cDNA of a putative galactose binding C-type lectin and a cluster of eight serine-proteases transcripts including a full-length cDNA of a putative serine protease. Among the full-length sequenced clones we identified a nerve growth factor (Bj-NGF) with 92% identity with a human NGF (NGHUBM) and an acidic phospholipase A2 (BthA-I-PLA(2)) displaying 85-93% identity with other snake venom toxins. Genetic distance among PLA(2)s from Bothrops species were evaluated by phylogenetic analysis. Furthermore, analysis of full-length putative Lys49-PLA(2) through molecular modeling showed conserved structural domains, allowing the characterization of those proteins as group II PLA(2)s. The constructed cDNA library provides molecular clones harboring sequences that can be used to probe directly the genetic material from gland venom of other snake species. Expression of complete cDNAs or their modified derivatives will be useful for elucidation of the structure-function relationships of these toxins and peptides of biotechnological interest. (C) 2004 Elsevier SAS. All rights reserved.

GLUCOCORTICOID-REGULATED GENE IN TRANSFORMED TO NORMAL PHENOTYPIC REVERSION

Glucocorticoid hormones modulate the actions of peptide growth factors and constitute important therapeutic tools as anti-inflammatory and anti-tumor agents. The C6 rat glioma cell line responds to glucocorticoids with changes in morphology and growth block. The hyper-responsive ST1 cell variant displays a dramatic phenotypic reversion under the influence of these hormones. Thus, the transformed and tumorigenic cells reversibly change to a normal and non-tumorigenic phenotype. In addition, the cells also produce a C-type retrovirus. We used poly A(+) mRNA from ST1 cells that had been treated with hydrocortisone to generate a cDNA library that was then screened, by differential hybridization,for glucocorticoid-responsive cellular sequences. The retroviral genomic RNA was used to generate a viral-specific probe. Cross hybridization led to the isolation of at least 4 cDNA clones of which 3 are cellular sequences and one corresponds to a retroviral gene. These clones were characterized by DNA sequencing and Northern blot hybridization analysis.

NtWBC1, an ABC transporter gene specifically expressed in tobacco reproductive organs

To identify genes specifically or predominantly expressed in the stigmas/styles and to establish their possible function in the reproductive process of plants, a tobacco stigma/style cDNA library was constructed and differentially screened, resulting in the isolation of several cDNA clones. The molecular characterization of one of these clones is described here. After sequencing the cDNA and the isolated genomic clone, it was determined that the corresponding gene encodes a protein containing an ATP-binding cassette, characteristic of ABC transporters. This gene, designated as NtWBC1 (Nicotiana tabacum ABC transporter of the White-Brown Complex subfamily), encodes a protein that contains the typical structure of the 'half-transporters' of the White subfamily. To establish the spatial expression pattern of the NtWBC1 gene, northern blot and real-time RT-PCR analyses with total RNA from roots, stems, leaves, sepals, petals, stamens, stigmas/styles, ovaries, and seeds were performed. The result revealed a transcript of 2.5 kb present at high levels in stigmas and styles and a smaller transcript (2.3 kb) present at a lower level in stamens. NtWBC1 expression is developmentally regulated in stigmas/styles, with mRNA accumulation increasing toward anthesis. In situ hybridization experiments demonstrated that NtWBC1 is expressed in the stigmatic secretory zone and in anthers, at the stomium region and at the vascular bundle. NtWBC1 is the first ABC transporter gene with specific expression in plant reproductive organs to be identified and its expression pattern suggests important role(s) in the reproductive process.

RFLP and cytogenetic evidence on the origin and evolution of allotetraploid domesticated peanut, Arachis hypogaea (Leguminosae)

Nuclear restriction fragment length polymorphism (RFLP) analysis was used to determine the wild diploid Arachis species that hybridized to form tetraploid domesticated peanut. Results using 20 previously mapped cDNA clones strongly indicated A. duranensis as the progenitor of the A genome of domesticated peanut and A. ipaensis as the B genome parent. A large amount of RFLP variability was found among the various accessions of A. duranensis, and accessions most similar to the A genome of cultivated peanut were identified. Chloroplast DNA RFLP analysis determined that A. duranensis was the female parent of the original hybridization event. Domesticated peanut is known to have one genome with a distinctly smaller pair of chromosomes ('A'), and one genome that lacks this pair. Cytogenetic analysis demonstrated that A. duranensis has a pair of 'A' chromosomes, and A. ipaensis does not. The cytogenetic evidence is thus consistent with the RFLP evidence concerning the identify of the progenitors. RFLP and cytogenetic evidence indicate a single origin for domesticated peanut in Northern Argentina or Southern Bolivia, followed by diversification under the influence of cultivation.

Comparação do padrão de expressão gênica de plantas de cana-de-açúcar tolerantes e sensíveis à deficiência hídrica

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

A tobacco cDNA reveals two different transcription patterns in vegetative and reproductive organs

In order to identify genes expressed in the pistil that may have a role in the reproduction process, we have established an expressed sequence tags project to randomly sequence clones from a Nicotiana tabacum stigma/style cDNA library. A cDNA clone (MTL-8) showing high sequence similarity to genes encoding glycine-rich RNA-binding proteins was chosen for further characterization. Based on the extensive identity of MTL-8 to the RGP-1a sequence of N. sylvestris, a primer was defined to extend the 5′ sequence of MTL-8 by RT-PCR from stigma/style RNAs. The amplification product was sequenced and it was confirmed that MTL-8 corresponds to an mRNA encoding a glycine-rich RNA-binding protein. Two transcripts of different sizes and expression patterns were identified when the MTL-8 cDNA insert was used as a probe in RNA blots. The largest is 1,100 nucleotides (nt) long and markedly predominant in ovaries. The smaller transcript, with 600 nt, is ubiquitous to the vegetative and reproductive organs analyzed (roots, stems, leaves, sepals, petals, stamens, stigmas/styles and ovaries). Plants submitted to stress (wounding, virus infection and ethylene treatment) presented an increased level of the 600-nt transcript in leaves, especially after tobacco necrosis virus infection. In contrast, the level of the 1,100-nt transcript seems to be unaffected by the stress conditions tested. Results of Southern blot experiments have suggested that MTL-8 is present in one or two copies in the tobacco genome. Our results suggest that the shorter transcript is related to stress while the larger one is a flower predominant and nonstress-inducible messenger.

Leaf anatomy of rubber-tree clones

A seringueira é uma planta de fácil reconhecimento por ser lenhosa, de porte mediano a grande, que apresenta um padrão característico de desfolha e reenfolhamento e, sobretudo, pela produção de látex. O objetivo do trabalho foi efetuar um estudo anatômico e morfológico foliar, comparando os clones RRIM 600 e GT 1 de seringueira &91;Hevea brasiliensis (Wild. ex Adr. de Juss.) Muell.- Arg&93;, desenvolvidos sob as mesmas condições edáficas e climáticas, para obtenção de informações que possam fornecer subsídios para correlações com dados fisiológicos e também diferenciar os clones em relação ao conteúdo de fibras, espessamento de tecidos do parênquima paliçádico e do parênquima lacunoso, caracterização anatômica do pecíolo, número e tamanho de estômatos e fornecer dados referentes a morfologia foliolar. Foram realizadas secções transversais na região do mesófilo, nervura central e pecíolo, seguindo-se os métodos usuais de preparação de lâminas permanentes. Foram realizadas análises biométricas de extensões de tecidos dos parênquimas paliçádico e lacunoso e contagem do número de células do parênquima lacunoso. Paralelamente foram realizadas análises biométricas para aferições de estômatos. Não houve diferenças para a altura das células epidérmicas, altura e número de camadas do parênquima lacunoso e para o comprimento e para a maior largura do limbo foliolar. Porém houve variação para a espessura das células do parênquima paliçádico, sendo que GT 1 apresentou maior espessura em relação a RRIM 600. GT1 apresentou maior número de estômatos em relação a RRIM 600, porém com menor tamanho. GT1 apresentou maior diâmetro da nervura central da folha e do pecíolo e maior quantidade de fibras de esclerênquima que RRIM 600.

Respostas fisiológicas de diferentes clones de eucalipto sob diferentes regimes de irrigação

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Consequências da deriva de clomazone e sulfentrazone em clones de E. grandis x E. urophylla

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Brazilian coffee genome project: an EST-based genomic resource

O café é um dos principais produtos agrícolas, sendo considerado o segundo item em importância do comércio internacional de commodities. O gênero Coffea pertence à família Rubiaceae que também inclui outras plantas importantes. Este gênero contém aproximadamente 100 espécies, mas a produção comercial é baseada somente em duas espécies, Coffea arabica e Coffea canephora, que representam aproximadamente 70 % e 30 % do mercado total de café, respectivamente. O Projeto Genoma Café Brasileiro foi desenvolvido com o objetivo de disponibilizar os modernos recursos da genômica à comunidade científica e aos diferentes segmentos da cadeia produtiva do café. Para isso, foram seqüenciados 214.964 clones escolhidos aleatoriamente de 37 bibliotecas de cDNA de C. arabica, C. canephora e C. racemosa representando estádios específicos do desenvolvimento de células e de tecidos do cafeeiro, resultando em 130.792, 12.381 e 10.566 seqüências de cada espécie, respectivamente, após processo de trimagem. Os ESTs foram agrupados em 17.982 contigs e em 32.155 singletons. A comparação destas seqüências pelo programa BLAST revelou que 22 % não tiveram nenhuma similaridade significativa às seqüências no banco de dados do National Center for Biotechnology Information (de função conhecida ou desconhecida). A base de dados de ESTs do cafeeiro resultou na identificação de cerca de 33.000 unigenes diferentes. Os resultados de anotação das seqüências foram armazenados em base de dados online em http://www.lge.ibi.unicamp.br/cafe. Os recursos desenvolvidos por este projeto disponibilizam ferramentas genéticas e genômicas que podem ser decisivas para a sustentabilidade, a competitividade e a futura viabilidade da agroindústria cafeeira nos mercados interno e externo.

Pegamento e crescimento inicial de enxertos do pessegueiro 'Aurora-1' em clones de umezeiro (Prunus mume Sieb. et Zucc.) e 'Okinawa' [Prunus persica (L.) Batsch] propagados por estacas herbáceas

O presente estudo teve por objetivo avaliar o pegamento e o crescimento inicial de enxertos do pessegueiro 'Aurora-1' em clones de umezeiro (Prunus mume Sieb. et Zucc.) e 'Okinawa' [Prunus persica (L.) Batsch] propagados por estacas herbáceas. Realizaram-se dois experimentos, adotando-se a enxertia de borbulhia por escudo (março) e borbulhia por escudo modificada (julho). Com os resultados obtidos, pode-se concluir que é viável a realização da enxertia do 'Aurora-1' nos Clones 05; 10 e 15 de umezeiro e no 'Okinawa', tanto em março quanto em julho, com as metodologias utilizadas. O 'Okinawa' induz crescimento mais rápido ao enxerto, de forma que o ponto máximo do comprimento é atingido em tempo menor.

Reação de clones de umezeiro (Prunus mume sieb. et zucc.) e cultivares de pessegueiro a Meloidogyne javanica (treub, 1885) Chitwood, 1949

Um amplo projeto de estudos sobre a utilização do umezeiro como porta-enxerto para pessegueiro está sendo desenvolvido na FCAV/UNESP, Câmpus de Jaboticabal-SP, devido, especialmente, às promissoras características para uso como redutor de vigor da copa e sua boa qualidade de frutos. Alguns trabalhos na literatura citam o umezeiro como resistente ao nematóide das galhas, entretanto dispõe-se de poucas informações. Neste trabalho, teve-se por objetivo estudar a reação de clones de umezeiro e cultivares de pessegueiro a Meloidogyne javanica. O experimento foi conduzido em casa de vegetação, com 6 tratamentos (Clones 05; 10 e 15 de umezeiro e as cultivares Okinawa, Aurora-1 e Dourado-1 de pessegueiro) e 9 repetições. As plantas foram mantidas em vasos de cerâmica contendo uma mistura de solo e areia (1:1, v/v), previamente autoclavada a 121ºC e 1kgf.cm-2 por 2 horas. Aos sessenta dias após o plantio, cada planta foi inoculada com 3.000 ovos e juvenis de segundo estádio de Meloidogyne javanica. Aos 100 dias após a inoculação, as plantas foram colhidas para avaliação da massa de matéria fresca do sistema radicular, número de galhas por sistema radicular, número de ovos e juvenis por 10 g de raízes, número de ovos e juvenis por sistema radicular e fator de reprodução. Verificou-se que todos os clones e cultivares de umezeiro e pessegueiro, respectivamente, mostraram-se resistentes a Meloidogyne javanica.

Resistência de clones de umezeiro e cultivares de pessegueiro a Meloidogyne incognita (nemata: Heteroderidae)

O presente estudo teve por objetivo avaliar a reação dos Clones 05; 10 e 15 de umezeiro (Prunus mume Sieb. et Zucc.) e das cultivares Okinawa, Aurora-1 e Dourado-1 de pessegueiro [Prunus persica (L.) Batsch] a Meloidogyne incognita (Kofoid and White) Chitwood, em condições de casa de vegetação. As plantas foram mantidas em vasos de cerâmica contendo uma mistura de solo e areia (1:1, v/v), previamente autoclavada a 121ºC e 1kgf.cm-2 por 2 horas. Aos 60 dias após o plantio, cada planta foi inoculada com 2.000 ovos e juvenis de segundo estádio de Meloidogyne incognita. O experimento foi conduzido em delineamento inteiramente casualizado, com 6 tratamentos (genótipos) e 9 repetições. Transcorridos 116 dias após a inoculação, as plantas foram colhidas para avaliação do sistema radicular. Foi possível verificar que o número de galhas por sistema radicular, o número de ovos e juvenis por 10g de raízes e por sistema radicular foi nulo ou praticamente nulo em todos os clones e nas cultivares estudadas, de forma que os respectivos fatores de reprodução foram todos inferiores a 1. Conclui-se que os Clones 05; 10 e 15 de umezeiro, assim como as cultivares Okinawa, Aurora-1 e Dourado-1 de pessegueiro são resistentes a Meloidogyne incognita.