The Tnt1 family member Retrosol copy number and structure disclose retrotransposon diversification in different Solanum species

Eukaryotic genome expansion/retraction caused by LTR-retrotransposon activity is dependent on the expression of full length copies to trigger efficient transposition and recombination-driven events. The Tnt1 family of retrotransposons has served as a model to evaluate the diversity among closely related elements within Solanaceae species and found that members of the family vary mainly in their U3 region of the long terminal repeats (LTRs). Recovery of a full length genomic copy of Retrosol was performed through a PCR-based approach from wild potato, Solanum oplocense. Further characterization focusing on both LTR sequences of the amplified copy allowed estimating an approximate insertion time at 2 million years ago thus supporting the occurrence of transposition cycles after genus divergence. Copy number of Tnt1-like elements in Solanum species were determined through genomic quantitative PCR whereby results sustain that Retrosol in Solanum species is a low copy number retrotransposon (1-4 copies) while Retrolyc1 has an intermediate copy number (38 copies) in S. peruvianum. Comparative analysis of retrotransposon content revealed no correlation between genome size or ploidy level and Retrosol copy number. The tetraploid cultivated potato with a cellular genome size of 1,715 Mbp harbours similar copy number per monoploid genome than other diploid Solanum species (613-884 Mbp). Conversely, S. peruvianum genome (1,125 Mbp) has a higher copy number. These results point towards a lineage specific dynamic flux regarding the history of amplification/activity of Tnt1-like elements in the genome of Solanum species.

Genomic Analysis of Wild Tomato Introgressions Determining Metabolism- and Yield-Associated Traits

With the aim of determining the genetic basis of metabolic regulation in tomato fruit, we constructed a detailed physical map of genomic regions spanning previously described metabolic quantitative trait loci of a Solanum pennellii introgression line population. Two genomic libraries from S. pennellii were screened with 104 colocated markers from five selected genomic regions, and a total of 614 bacterial artificial chromosome (BAC)/cosmids were identified as seed clones. Integration of sequence data with the genetic and physical maps of Solanum lycopersicum facilitated the anchoring of 374 of these BAC/cosmid clones. The analysis of this information resulted in a genome-wide map of a nondomesticated plant species and covers 10% of the physical distance of the selected regions corresponding to approximately 1% of the wild tomato genome. Comparative analyses revealed that S. pennellii and domesticated tomato genomes can be considered as largely colinear. A total of 1,238,705 bp from both BAC/cosmid ends and nine large insert clones were sequenced, annotated, and functionally categorized. The sequence data allowed the evaluation of the level of polymorphism between the wild and cultivated tomato species. An exhaustive microsynteny analysis allowed us to estimate the divergence date of S. pennellii and S. lycopersicum at 2.7 million years ago. The combined results serve as a reference for comparative studies both at the macrosyntenic and microsyntenic levels. They also provide a valuable tool for fine-mapping of quantitative trait loci in tomato. Furthermore, they will contribute to a deeper understanding of the regulatory factors underpinning metabolism and hence defining crop chemical composition.

Laterally transferred genomic islands in Xanthomonadales related to pathogenicity and primary metabolism

Lateral gene transfer (LGT) is considered as one of the drivers in bacterial genome evolution, usually associated with increased fitness and/or changes in behavior, especially if one considers pathogenic vs. non-pathogenic bacterial groups. The genomes of two phytopathogens, Xanthomonas campestris pv. campestris and Xanthomonas axonopodis pv. citri, were previously inspected for genome islands originating from LGT events, and, in this work, potentially early and late LGT events were identified according to their altered nucleotide composition. The biological role of the islands was also assessed, and pathogenicity, virulence and secondary metabolism pathways were functions highly represented, especially in islands that were found to be recently transferred. However, old islands are composed of a high proportion of genes related to cell primary metabolic functions. These old islands, normally undetected by traditional atypical composition analysis, but confirmed as product of LGT by atypical phylogenetic reconstruction, reveal the role of LGT events by replacing core metabolic genes normally inherited by vertical processes.

Concepção, desenvolvimento e validação de instrumentos de coleta de dados para estudar a percepção do processo decisório e as diferenças culturais

A presente dissertação insere-se no contexto de um projeto global de pesquisa, em desenvolvimento no GESID-PPGA/EA/UFRGS, com a cooperação de algumas universidades estrangeiras. Tal projeto tem como tema a percepção do processo decisório individual e a influência da cultura nacional e da experiência decisória. Para estudar a inter-relação destes assuntos é preciso, antes de mais nada, elaborar um conjunto de instrumentos que permitam investigar a percepção das pessoas sobre a tomada de decisão. Este é o objetivo principal do presente trabalho, que refere-se à primeira fase desse projeto global: a partir da literatura, e do conhecimento de um grupo de pesquisadores, conceber e desenvolver um conjunto de instrumentos (quantitativos e qualitativos) válidos para estudar a decisão. E ainda estabelecer uma metodologia de aplicação desse instrumental, a qual possa determinar uma seqüência (ordem) e forma de aplicação mais adequada. Para tanto, primeiramente foram definidas as 3 questões de pesquisa, que nortearam o desenvolvimento dos instrumentos de pesquisa, as quais deverão ser investigadas no contexto do projeto global de pesquisa, e que podem ser resumidas da seguinte forma: (1) Independentemente da cultura nacional ou do nível de experiência decisória dos indivíduos é possível identificar fatores comuns (passos, princípios, insights) a respeito da forma como as pessoas percebem o processo decisório individual, especialmente se tomado o modelo de processo decisório da “Racionalidade limitada” de Simon (1947) como padrão de comparação? (2) A cultura atua como fator de diferenciação na percepção do processo decisório individual? (3) A Experiência Decisória (vivência) dos indivíduos influencia a forma como eles percebem o processo decisório individual? A definição destas 3 questões de pesquisa possibilitou a concepção dos instrumentos, nos quais posteriormente foi realizada uma validação de conteúdo (por uma comissão de juízes) e de sua seqüência de aplicação (testando-se diferentes ordens), bem como a verificação da sua fidedignidade (através do Teste-reteste). Com este processo obteve-se os seguintes resultados: (1) projeto global consolidado; (2) conjunto de instrumentos de pesquisa concebido e validado; (3) seqüência de aplicação do instrumental definida e validada; (4) quadro de construtos definido fornecendo subsídios para a definição de um protocolo de análise de dados; (5) concepção de um método para verificação da "contaminação" de instrumentos de pesquisa.

Cultura, política e agricultura familiar : a identidade sócio-profissional de empresário rural como referencial das estratégias de desenvolvimento da citricultura paulista

Este trabalho procura analisar a produção e a apropriação de significações socioculturais ao longo da trajetória social dos produtores familiares modernos de laranja no Estado de São Paulo, município de Bebedouro. A pesquisa empírica realizada centrou-se no universo dos pequenos proprietários de terra (com até 50 ha) devido às grandes transformações pelas quais eles passaram no que diz respeito às formas sociais de produção, num período de duas ou três gerações. Suas experiências vivenciadas no tempo e no espaço social, ao fazerem, dinamicamente, parte do campo conflitual na citricultura em torno da terra, trabalho, técnicas de produção e mercado, estruturam referências significativas e particulares da identidade sócioprofissional de empresário rural, face aos outros grupos sociais presentes na esfera da produção agrícola. Estas referências os articulam com o contexto atual de competitividade na citricultura, influenciando a direção das estratégias de desenvolvimento do setor. Os produtores familiares modernos apresentam uma grande adaptação à lógica agroindustrial de produção e comercialização e revelam modos de inserção estrutural, funcional ou cultural, a partir dos conflitos sociais. Trata-se, portanto, de compreender sua constituição social através da gênese e afirmação de seus princípios identitários, levando em conta os fatores de ordem objetiva (complexidade estrutural), mas dando uma importância particular à análise de suas representações sociais e à ação dos mediadores políticos a partir destas representações.

Análise filogenética e funcional de dois genes de reparo homólogos a AP endonuclease em cana-de-açúcar: ScARP1 e ScARP3

The genome of all organisms constantly suffers the influence of mutagenic factors from endogenous and/or exogenous origin, which may result in damage for the genome. In order to keep the genome integrity there are different DNA repair pathway to detect and correct these lesions. In relation to the plants as being sessile organisms, they are exposed to this damage frequently. The Base Excision DNA Repair (BER) is responsible to detect and repair oxidative lesions. Previous work in sugarcane identified two sequences that were homologous to Arabidopsis thaliana: ScARP1 ScARP3. These two sequences were homologous to AP endonuclease from BER pathway. Then, the aim of this work was to characterize these two sequence using different approaches: phylogenetic analysis, in silico protein organelle localization and by Nicotiana tabacum transgenic plants with overexpression cassette. The in silico data obtained showed a duplication of this sequence in sugarcane and Poaceae probably by a WGD event. Furthermore, in silico analysis showed a new localization in nuclei for ScARP1 protein. The data obtained with transgenic plants showed a change in development and morphology. Transgenic plants had slow development when compared to plants not transformed. Then, these results allowed us to understand better the potential role of this sequence in sugarcane and in plants in general. More work is important to be done in order to confirm the protein localization and protein characterization for ScARP1 and ScARP3

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.

Caracterização de dois cDNAs homológos e uma AP endonuclease em cana-de-açúcar

The genome of all organisms is subject to injuries that can be caused by endogenous and environmental factors. If these lesions are not corrected, it can be fixed generating a mutation which can be lethal to the organisms. In order to prevent this, there are different DNA repair mechanisms. These mechanisms are well known in bacteria, yeast, human, but not in plants. Two plant models Oriza sativa and Arabidopsis thaliana had the genome sequenced and due to this some DNA repair genes have been characterized. The aim of this work is to characterized two sugarcane cDNAs that had homology to AP endonuclease: scARP1 and scARP3. In silico has been done with these two sequences and other from plants. It has been observed domain conservation on these sequences, but the cystein at 65 position that is a characteristic from the redox domain in APE1 protein was not so conservated in plants. Phylogenetic relationship showed two branches, one branch with dicots and monocots sequence and the other branch with only monocots sequences. Another approach in order to characterized these two cDNAs was to construct overexpression cassettes (sense and antisense orientation) using the 35S promoter. After that, these cassettes were transferred to the binary vector pPZP211. Furthermore, previously in the laboratory was obtained a plant from nicotiana tabacum containing the overexpression cassette in anti-sense orientation. It has been observed that this plant had a slow development and problems in setting seeds. After some manual crossing, some seeds were obtained (T2) and it was analyzed the T2 segregation. The third approach used in this work was to clone the promoter region from these two cDNAs by PCR walking. The sequences obtained were analyzed using the program PLANTCARE. It was observed in these sequences some motives that may be related to oxidative stress response

Analysis of plant LTR-retrotransposons at the fine-scale family level reveals individual molecular patterns

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

Copia Retrotransposon in the Zaprionus Genus: Another Case of Transposable Element Sharing with the Drosophila melanogaster Subgroup

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Multiple invasions of Gypsy and Micropia retroelements in genus Zaprionus and melanogaster subgroup of the genus Drosophila

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Principais conclusões do workshop conjunto dos programas FAPESP BIOTA-BIOEN-mudanças climáticas: ciência e políticas públicas para uma economia mais verde, no contexto da RIO+20

Este Ponto de Vista resume as conclusões de um Workshop conjunto, organizado pelos três Programas da FAPESP na Área Ambiental - BIOTA (O Instituto Virtual da Biodiversidade) - BIOEN (Pesquisa em Bioenergia) - Mudanças Climáticas, para discutir a contribuição da comunidade científica para a RIO+20, a Conferência das Nações Unidas para o Desenvolvimento Sustentável. O grupo de pesquisadores brasileiros reunidos pela FAPESP no início de março de 2012 levantou as seguintes preocupações: a) o número reduzido de oportunidades para a comunidade científica interagir com Conferências como a RIO+20; b) as graves deficiências do ZeroDraft, documento produzido pela Divisão das Nações Unidas para o Desenvolvimento Sustentável para a RIO +20; c) o fato do foco de pesquisa dos três Programas de Pesquisa Ambiental da FAPESP - biodiversidade, bioenergia e mudanças climáticas - não estarem na pauta das discussões da RIO+20; d) que pouca ênfase é dada aos oceanos na Agenda da Conferência; e) em relação aos mecanismos de mercado associados com a transição para uma economia mais verde, a necessidade de enfatizar a redução de subsídios perversos e a promoção de incentivos econômicos para atividades ou processos de mitigação e/ou seqüestro de carbono; f) a necessidade de estimular o desenvolvimento e a consolidação da pesquisa na área de avaliação e valoração de serviços ambientais, no Brasil. Os participantes do Workshop reconheceram a necessidade de aprofundar o conhecimento sobre as convenções, tratados e acordos internacionais assinados e ratificados pelo Brasil, bem como as instituições internacionais, programas e iniciativas que promovem a participação da comunidade científica no debate de políticas ambientais globais. Finalmente, do ponto de vista dos três programas da FAPESP dois pontos foram destacados: a) que é imperativo aprofundar o conhecimento científico em cada uma das três áreas focais - biodiversidade, bioenergia e mudanças climáticas - porque é necessário aumentar a massa crítica de pesquisadores e do conhecimento para participar das discussões internacionais nessas áreas estratégicas; b) também é imperativo apoiar e promover projetos de pesquisa que integrem as áreas focais dos três programas, estimulando a constituição de equipes inter e transdisciplinares. Esta é uma tendência mundial na área das mudanças ambientais globais, e os participantes dos três programas sentem que podem dar uma contribuição significativa para o avanço do conhecimento, para o debate internacional e para a efetiva solução dos problemas.

Transposon display supports transpositional activity of P elements in species of the saltans group of Drosophila

Mobilization of two P element subfamilies (canonical and O-type) from Drosophila sturtevanti and D. saltans was evaluated for copy number and transposition activity using the transposon display (TD) technique. Pairwise distances between strains regarding the insertion polymorphism profile were estimated. Amplification of the P element based on copy number estimates was highly variable among the strains (D. sturtevanti, canonical 20.11, O-type 9.00; D. saltans, canonical 16.4, O-type 12.60 insertions, on average). The larger values obtained by TD compared to our previous data by Southern blotting support the higher sensitivity of TD over Southern analysis for estimating transposable element copy numbers. The higher numbers of the canonical P element and the greater divergence in its distribution within the genome of D. sturtevanti (24.8%) compared to the O-type (16.7%), as well as the greater divergence in the distribution of the canonical P element, between the D. sturtevanti (24.8%) and the D. saltans (18.3%) strains, suggest that the canonical element occupies more sites within the D. sturtevanti genome, most probably due to recent transposition activity. These data corroborate the hypothesis that the O-type is the oldest subfamily of P elements in the saltans group and suggest that the canonical P element is or has been transpositionally active until more recently in D. sturtevanti. © Indian Academy of Sciences.

The role of prophage in plant-pathogenic bacteria

A diverse set of phage lineages is associated with the bacterial plant-pathogen genomes sequenced to date. Analysis of 37 genomes revealed 5,169 potential genes (approximately 4.3 Mbp) of phage origin, and at least 50 had no function assigned or are nonessential to phage biology. Some phytopathogens have transcriptionally active prophage genes under conditions that mimic plant infection, suggesting an association between plant disease and prophage transcriptional modulation. The role of prophages within genomes for cell biology varies. For pathogens such as Pectobacterium, Pseudomonas, Ralstonia, and Streptomyces, involvement of prophage in disease symptoms has been demonstrated. In Xylella and Xanthomonas, prophage activity is associated with genome rearrangements and strain differentiation. For other pathogens, prophage roles are yet to be established. This review integrates available information in a unique interface (http://propnav.esalq.usp.br) that may be assessed to improve research in prophage biology and its association with genome evolution and pathogenicity. © Copyright ©2013 by Annual Reviews. All rights reserved.

Building the sugarcane genome for biotechnology and identifying evolutionary trends

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