Cultura de anteras e embriogênese de genótipos selecionados de cevada (Hordeum vulgare L.ssp.vulgare)

A eficiência da técnica de cultura de anteras, em escala comercial, ainda pode ser considerada baixa quando medida em número de plantas duplo-haplóides férteis obtidas para cada antera estabelecida in vitro. Dessa forma, o presente trabalho é pioneiro no estudo detalhado da embriogênese in vitro do micrósporo e do grão de pólen de cevada (Hordeum vulgare L. ssp. vulgare). Com o objetivo de contribuir para o aperfeiçoamento da técnica de cultura de anteras foi analisada a embriogênese, com especial ênfase na etapa da indução, através de análises citológicas e histológicas de anteras cultivadas in vitro. Foram analisadas uma cultivar brasileira de cevada, em comparação com linhagens de duas outras cultivares brasileiras, que foram selecionadas, por seleção divergente para maior ou para menor resposta na indução da rota embriogênica e, respectivamente, para menor ou para maior capacidade de regenerar plântulas verdes. Somente foram estabelecidas em cultivo in vitro as anteras que apresentaram micrósporos e pólens jovens, das linhagens selecionadas da cultivar A-05 (S3A22 e S3A23), e da cultivar BR-2(S3B63 e, apenas na cultura de anteras, S3B61), bem como da cultivar MN-599 (nãoselecionada). Para as análises histológicas, foram fixadas, a cada dois dias, duas anteras, correspondentes a cada fileira da mesma espiga, após o início do cultivo in vitro. As anteras em cultivo e respectivas estruturas multicelulares foram fixadas em FAA 50%, desidratadas em série etílica e incluídas em hidroxietilmetacrilato. Os blocos de resina polimerizada foram secionados longitudinalmente com 3 mm de espessura. Para as análises citológicas foram fixadas, de cada espiga recém-coletada, três espiguetas sendo uma da base, outra do meio e outra do ápice. Após o pré-tratamento à baixa temperatura (5 °C), porém antes do cultivo in vitro, foram fixadas três anteras (amostras utilizadas como controles). A cada três dias, durante o cultivo, três anteras foram fixadas (até 18 dias). As anteras em cultivo e estruturas multicelulares foram fixadas em Farmer e FAA 50%, transferidas após 24 horas para etanol 70%. Na cultura in vitro das anteras houve diferenças entre uma das linhagens da cultivar A-05 em relação a cultivar MN- 599, na produção inicial de estruturas embriogênicas, diferença que desapareceu na produção total. Entretanto, houve diferenças na formação dos xiii embriões: a cv.MN-599 formou embriões bem diferenciados ao passo que a linhagem S3A22 produziu um número aparentemente menor, sendo que os embriões não eram bem diferenciados. A linhagem S3B63 não apresentou embriões até o final da análise histológica. Considerando que a amostra dessa linhagem, mantida em cultura, formou plantas verdes, pode-se propor que a formação de embriões deve ocorrer posteriormente ao desenvolvimento da cv.MN-599. Cabe destacar que houve diferenças significativas entre as cultivares A-05 e BR-2 quanto à regeneração de plântulas verdes. Esses resultados indicam ter havido maior eficiência da seleção em relação à etapa da regeneração. Com relação às categorias classificatórias dos micrósporos e grãos de pólen, constatou-se que desde o início da análise histológica (2o dia de cultivo in vitro) até o final (34o dia), foram observados micrósporos, o mesmo tendo sido observado na análise citológica. Os grãos de pólen multinucleados ocorreram praticamente em todo o período de cultivo in vitro, em ambas análises; não ocorrendo nos controles da citologia (antes do cultivo); os multinucleados foram observados a partir do 3o dia, enquanto que os multicelulares a partir do 4o dia de cultivo. As estruturas multicelulares foram observadas a partir do 8o dia. A quantidade e o tamanho das estruturas multicelulares foram variáveis ao longo da análise histológica, sendo que do 14o ao 20o dia foram encontradas as de maiores dimensões, resultantes da proliferação celular por mitoses sucessivas. A partir do 22o dia (cultivar MN- 599), a ocorrência de estruturas multicelulares no interior dos lóculos da antera diminuiu, predominando o processo de proliferação externo às anteras. Para as linhagens, a partir do 18o dia foram observadas estruturas multicelulares liberadas das anteras. A análise das estruturas multicelulares permitiu classificá-las em quatro categorias: 1. SFD: Sem forma definida; 2. MAC: meristema apical caulinar; 3. MAR: meristema apical radical embrionário adventício; e 4. Embriões. As estruturas amorfas apareceram em maior número, quando comparadas com as outras categorias. Em síntese: as linhagens selecionadas e a cultivar diferiram não apenas no tempo necessário para a formação dos embriões, mas também no desenvolvimento dos mesmos, que foi mais diferenciado na cultivar MN-599, porém sendo observados mais cedo na linhagem S3A22 e S3A23, do que na cultivar MN-599.

Aplicação de microssatélites (STR) de bovinos em animais de raças zebuínas

O gado zebu (Bos indicus) é predominante em todo o mundo. Atualmente, no Brasil, o rebanho de bovinos e zebuínos é composto por aproximadamente 170 milhões de indivíduos, no qual, 80% são zebuínos ou animais de raças cruzadas com zebu. O principal objetivo deste estudo foi determinar a possibilidade da utilização de marcadores moleculares de bovinos na identificação genética de zebuínos. A confirmação desta possibilidade seria de extrema valia, já que a quantidade de informações sobre o genoma zebuíno é limitada e metodologias específicas de identificação de marcadores genéticos para raças zebuínas são raras. Assim, o DNA de 65 zebus, de 4 raças diferentes (Gir, Tabapuã, Nelore e Brahman), foi extraído a partir de sangue aplicado em papel filtro, utilizando o “kit” DNA IQTM SYSTEM (Promega®). Após a extração de DNA, foi feito um PCR Multiplex utilizando o “kit” StockMarks® (Applied Biosystems®), o qual amplifica um total de 11 loci (BM1824, BM2113, ETH10, ETH225, ETH3, INRA023, SPS115, TGLA122, TGLA126, TGLA227 e TGLA53). Os fragmentos gerados pela PCR foram analisados por eletroforese capilar utilizando o analisador genético ABI Prism 3100 (Applied Biosystems®) e o programa GeneScan® v.3.7 (Applied Biosystems®). A freqüência dos marcadores e os índices de variabilidade genética foram calculados utilizando o programa Microsatellite Toolkit v.3.1 e o equilíbrio de Hardy-Weinberg foi determinado através do programa GENEPOP v.3.4. Através destas técnicas foi possível demonstrar que os marcadores moleculares utilizados para identificação genética de bovinos podem também ser utilizados para a realização da técnica de identificação genética de zebuínos Além disso, foi possível demonstrar a freqüência alélica na população de zebuínos analisada como um todo, assim como foi determinada a freqüência alélica para os diferentes marcadores moleculares dentro das 4 raças estudas. Considerando o total de 100 diferentes alelos identificados entre os 11 STR (Short Tandem Repeats) analisados, foi possível observar que a heterozigosidade esperada (He) foi relativamente alta na população analisada, assim como na análise por raça. Estes dados indicam alto grau de diversidade genética nas diferentes raças. Neste sentido, a raça Brahman apresentou a menor diversidade (0,60) e a raça Tabapuã, a maior (0,69). Contudo, estudos complementares são necessários, a fim de confirmar as freqüências alélicas estabelecidas, uma vez que os resultados encontrados no presente trabalho referem-se a um número relativamente pequeno de zebuínos, quando comparados com o total de zebus encontrados no rebanho brasileiro.

Toxicidade genética associada à região hidrográfica do Guaíba através de bioensaios de curta duração

O presente estudo está centrado na avaliação de amostras de água superficial coletadas em 8 pontos distribuídos na Região Hidrográfica do Guaíba que sofrem influência de atividade agrícola, urbana e/ou industrial. Foram realizadas 4 coletas, representativas das quatro estações do ano: setembro de 2000, agosto de 2001, fevereiro de 2002 e maio de 2003. Tais amostras foram avaliadas através do Teste para Detecção de Mutação e Recombinação Mitótica (SMART) em Drosophila melanogaster e do Teste de Micronúcleos com Bloqueio de Citocinese (CBMN) em cultura de linfócitos humanos. Ao mesmo tempo procurou-se correlacionar os dados obtidos com o Teste CBMN com os observados no SMART, na busca de estabelecer o provável mecanismo de ação das genotoxinas presentes nos rios que constituem esta grande área. Os dados obtidos a partir do emprego destas duas metodologias caracterizaram os rios Caí, Jacuí, Taquari, Sinos, Gravataí, Lago Guaíba, na Ponta da Cadeia (GPC) e Arroio Dilúvio, como indutores de toxicidade genética. Estes achados sugerem que, nas condições experimentais aplicadas, os poluentes ambientais induzem uma pluralidade de lesões no material genético das células somáticas, relacionadas com: mutação gênica e recombinação - detectada pelo SMART e/ou mutação cromossômica também diagnosticada pelo CBMN. O conjunto destes dados demonstra que cerca de 50% das amostras testadas (16/32) foram genotóxicas em um ou em ambos os testes. Além disso, o maior número de respostas positivas (4/19) foi observado nas águas provenientes do GPC e do Caí, seguido pelos rios Jacuí e Taquari (3/19), rio dos Sinos e Arroio Dilúvio (2/19), e rio Gravataí (1/19), Na verdade, a análise comparativa dos resultados, demonstrou que o ensaio CBMN foi mais sensível para a detecção de genotoxinas de origem ambiental, já que das 11 amostras classificadas como indutoras de eventos clastogênicos e aneugênicos neste teste somente 3 - Jacuí e Caí (Setembro de 2000), assim como GPC (Fevereiro de 2002) – foram diagnosticadas como positivas no SMART. Entretanto, justifica-se a inclusão do SMART na investigação de amostras ambientais em função deste teste privilegiar a detecção de um parâmetro genético ainda pouco considerado, mas que têm um papel crucial nos eventos relacionados com a carcinogênese – a recombinação homóloga. Desta forma, os dados obtidos através dos ensaios SMART e CBMN podem servir como um alerta relativo ao risco imposto pelas águas da Região Hidrográfica do Guaíba – o que compromete o abastecimento de água potável para mais de um milhão de pessoas. De fato, os principais impactos ambientais no Lago Guaíba são (i) o escoamento de esgotos domésticos de Porto Alegre; (ii) as águas contaminadas, principalmente, dos rios Gravataí e Sinos que desembocam no lago; (iii) efluentes provenientes das indústrias de produtos alimentares, metalurgia e celulose, localizadas nas suas margens; e (iv) grandes lançamentos de dejetos urbanos não tratados provenientes das águas do Arroio Dilúvio.

Caracterização de genes de quitanases do entomopatógeno e acaricida Metarhizium anisopliae

O fungo entomopatogênico e acaricida Metarhizium anisopliae é patógeno de uma vasta gama de insetos, sendo extensivamente utilizado em experimentos, bem como, no controle efetivo de alguns insetos-praga. Seu potencial uso para o controle de carrapatos como Boophilus microplus é também considerável. O processo de infecção de M. anisopliae é o melhor caracterizado entre os fungos entomopatogênicos, e combina pressão mecânica, por diferenciação do apressório, síntese e secreção de enzimas hidrolíticas altamente reguladas como proteases e, provavelmente, quitinases e lipases. As quitinases em fungos também são importantes em processos que requerem digestão celular, como germinação, crescimento e ramificação das hifas e autólise, visto que a quitina é o maior constituinte da parede celular desses organismos, sendo um sistema altamente regulado. Objetivamos neste trabalho, obter mais informações sobre o sistema quitinolitico do fungo M. anisopliae var. anisopliae linhagem E6 durante o processo de infecção do hospedeiro ou na morfogênese e crescimento. Com o objetivo de analisarmos o gene chi2 de M. anisopliae E6, clonamos e caracterizamos sua seqüência genômica, incluindo a região flanqueadora 5’. O gene chi2 é interrompido por dois pequenos íntrons típicos, de 210 pb e 75 pb, respectivamente. A ORF do gene chi2 apresenta 1.545 pb e codifica uma proteína predita de 419 aminoácidos (denominada CHI2), com massa molecular estimada de 44 kDa. Um peptídeo sinal característico com sítio de clivagem no aminoácido V19 está presente. A forma madura dessa proteína tem uma massa molecular estimada de 42 kDa e um pI teórico de 4,8. Análise por Southern de DNA genômico indica cópia única de chi2 no genoma de M. anisopliae. A seqüência de consenso SXGG, correspondendo ao sítio de ligação à quitina, foi identificada e a seqüência NGFDFDIE, que compõem o domínio catalítico de quitinases, está presente em CHI2. A construção de uma árvore filogenética determinou que a quitinase CHI2 pertence a um grupo diferente daquele da CHIT42 a qual provavelmente não está envolvida na patogenicidade. Uma análise in sílico da seqüência 5’ franqueadora do gene chi2 para determinação de possíveis elementos regulatórios foi efetuada. A regulação da transcrição dos genes chit1 e chi2 em M. ansisoplaie frente a diferentes fontes de carbono e em diferentes tempos de cultivo foi analisada. Os genes chit1 e chi2 apresentaram uma expressão tardia no fungo, a partir de 30 horas. O gene chi2 foi expresso majoritariamente em cultivos com quitina e sua expressão foi reprimida por glicose. O gene chit1 foi induzido em presença de fontes de carbono facilmente assimiláveis, como glicose e NAcGlc. Ambos os genes, chit1 e chi2, apresentaram alta expressão quando a fonte de carbono já estava exaurida e o fungo estava em autólise, sugerindo o requerimento dessas enzimas nessa fase. O cDNA do chit1 foi inserido em um vetor de expressão, em ambas orientações senso e antisenso, sob regulação do promotor do gene tef1α de M. anisopliae e o terminador do gene trpC de A. nidulans. Os transformantes com o gene chit1 na orientação senso mostraram superexpressão de atividade de quitinase e o transformante com o gene na orientação antisenso apresentou uma redução na atividade de quitinase. Também construímos quatro deleções na região flanqueadora 5’ do gene chit1 fusionadas com a proteína repórter SGFP, para localizar seqüências reguladoras no promotor e, destas construções, três foram transformadas em M. anisopliae.

Análise da variabilidade genética de Paspalum Notatum Flugge (Poaceae, Panicoideae) com o uso de marcadores moleculares, morfológicos e citometria de fluxo

O gênero Paspalum L. compreende aproximadamente 400 espécies no mundo e cerca de 220 no Brasil. Paspalum é ecologicamente e economicamente importante e tem sido utilizado como pastagem. Paspalum notatum Flügge (grama-forquilha) é uma valorosa gramínea forrageira nos subtrópicos. Esta espécie consiste de vários biótipos sexuais (diplóides) e apomíticos (tetraplóides, ocasionalmente tri e pentaplóides). Neste trabalho, os Inter Simple Sequence repeat (ISSR) foram utilizados para acessar a diversidade genética da grama-forquilha (Paspalum notatum). Os tecidos vegetativos de 95 acessos de grama-forquilha foram obtidos de vários locais da América do Sul (Brasil, Argentina e Uruguai). Um total de 91 de fragmentos reproduzível ISSR foi observado. Oitenta e nove fragmentos (97,5% do total observado) foram polimórficos. A análise de agrupamento (UPGMA) foi realizada para o conjunto de dados ISSR. Os resultados ilustram as relações genéticas entre 95 acessos de Paspalum notatum. A comparação entre dados moleculares, morfológicos e nível de ploidia foi realizada. Em resumo, os marcadores moleculares ISSR mostraram-se eficientes para distinção dos genótipos analisados e observou-se uma variabilidade ampla para a espécie. Estes resultados adicionam novas informações sobre a diversidade genética em Paspalum notatum, conseqüentemente contribuindo para o conhecimento biológico desta espécie e fornecendo subsídios para futuros programas de melhoramento genético e para programas de conservação.

Cytogenotoxicity biomarkers in fat snook Centropomus parallelus from Cananeia and Sao Vicente estuaries, SP, Brazil

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Xylella fastidiosa gene expression analysis by DNA microarrays

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

Genetic parameters for milk, fat and protein yields in Murrah buffaloes (Bubalus bubalis Artiodactyla, Bovidae)

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Use of direct and iterative solvers for estimation of SNP effects in genome-wide selection

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Parâmetros genéticos para a produção de leite em caprinos das raças Saanen e Alpina

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Otimização do controle eletrônico do diagrama de radiação de arranjos de antenas usando algoritmos genéticos com codificação real

Antenna arrays are able to provide high and controlled directivity, which are suitable for radiobase stations, radar systems, and point-to-point or satellite links. The optimization of an array design is usually a hard task because of the non-linear characteristic of multiobjective, requiring the application of numerical techniques, such as genetic algorithms. Therefore, in order to optimize the electronic control of the antenna array radiation pattem through genetic algorithms in real codification, it was developed a numerical tool which is able to positioning the array major lobe, reducing the side lobe levels, canceling interference signals in specific directions of arrival, and improving the antenna radiation performance. This was accomplished by using antenna theory concepts and optimization methods, mainly genetic algorithms ones, allowing to develop a numerical tool with creative genes codification and crossover rules, which is one of the most important contribution of this work. The efficiency of the developed genetic algorithm tool is tested and validated in several antenna and propagation applications. 11 was observed that the numerical results attend the specific requirements, showing the developed tool ability and capacity to handle the considered problems, as well as a great perspective for application in future works.

Seleção para aumento de produtividade e qualidade de frutos em abobrinha 'Piramoita' comparando dois métodos de melhoramento

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

Origin and differentiation of a sex chromosome system in Parodon hilarii (Pisces, Parodontidae). Satellite DNA, G- and C-banding

A satellite DNA sequence of Parodon hilarii ( named pPh2004) was isolated, cloned and sequenced. This satellite DNA is composed of 200 bp, 60% AT rich. In situ hybridization ( FISH) results revealed that the satellite DNA pPh2004 is located in the terminal regions of several chromosomes, forming highly evident blocks in some and punctual marks in others. The comparison between the FISH and C-banding results showed that the location of this satellite DNA coincides with that of most terminal heterochromatins. However, some regions are only marked by FISH whereas other regions are only marked by C-banding. The possible existence of more than one satellite DNA family could explain these partial differences. The in situ hybridization with the satellite DNA and the G- and C-bandings confirmed the presence of a sex chromosome system of the ZZ/ZW type in P. hilarii, as well as the correct identification of the Z chromosome in the karyotype. This chromosome displays a segment of terminal heterochromatin in the long arm, similar to the segment observed in the short arm of the W chromosome, also showing a G- banding pattern similar to that of the short arm and part of the long arm of the W chromosome. A hypothesis on the origin of the W chromosome from an ancestral chromosome similar to the Z chromosome is presented.

Accentuated polymorphism of heterochromatin and nucleolar organizer regions in Astyanax scabripinnis (Pisces, Characidae): tools for understanding karyotypic evolution

Astyanax scabripinnis has been considered a species complex because it presents high karyotypic and morphological variability among its populations. In this work, individuals of two A. scabripinnis populations from different streams in the same hydrographic basin were analyzed through C-banding and AgNOR. Although they present distinct diploid numbers, they show meta and submetacentric chromosome groups highly conserved (numerically and morphologically). Other chromosomal characteristics are also shared by both populations, as the pattern of constitutive heterochromatin distribution (large blocks in the telomeric regions of subtelocentric and acrocentric chromosomes) and some nucleolar chromosomes. Inter-individual variations both in the number and size of heterochromatic blocks, and in the number and localization of NORs were verified in the studied populations, characterizing them as polymorphics for these regions. The mechanisms involved in the dispersion of heterochromatin and NORs through the karyotypes, as well as the possible events related to the generation of polymorphism of those regions are discussed. Furthermore, relationships between these populations and within the context of the scabripinnis complex are also approached.

Propriedades ópticas de nanocristais de SiGe: efeitos de dopagem e desordem

We have used ab initio calculations to investigate the electronic structure of SiGe based nanocrystals (NC s). This work is divided in three parts. In the first one, we focus the excitonic properties of Si(core)/Ge(shell) and Ge(core)/Si(shell) nanocrystals. We also estimate the changes induced by the effect of strain the electronic structure. We show that Ge/Si (Si/Ge) NC s exhibits type II confinement in the conduction (valence) band. The estimated potential barriers for electrons and holes are 0.16 eV (0.34 eV) and 0.64 eV (0.62 eV) for Si/Ge (Ge/Si) NC s. In contradiction to the expected long recombination lifetimes in type II systems, we found that the recombination lifetime of Ge/Si NC s (τR = 13.39μs) is more than one order of magnitude faster than in Si/Ge NC s (τR = 191.84μs). In the second part, we investigate alloyed Si1−xGex NC s in which Ge atoms are randomly positioned. We show that the optical gaps and electron-hole binding energies decrease linearly with x, while the exciton exchange energy increases with x due to the increase of the spatial extent of the electron and hole wave functions. This also increases the electron-hole wave functions overlap, leading to recombination lifetimes that are very sensitive to the Ge content. Finally, we investigate the radiative transitions in Pand B-doped Si nanocrystals. Our NC sizes range between 1.4 and 1.8 nm of diameters. Using a three-levels model, we show that the radiative lifetimes and oscillator strengths of the transitions between the conduction and the impurity bands, as well as the transitions between the impurity and the valence bands are strongly affected by the impurity position. On the other hand, the direct conduction-to-valence band decay is practically unchanged due to the presence of the impurity