Estimativa de freqüência de recombinação no mapeamento genético de famílias de irmãos completos

O objetivo deste trabalho foi obter as estimativas de freqüência de recombinação, por meio de simulação, para diferentes situações do mapeamento genético de famílias de irmãos completos. Foi simulado um genoma constituído de três grupos de ligação, em que cada um apresentava 11 marcas moleculares multialélicas, codominantes, distribuídas a cada 10 cM. A partir desse genoma, foram simulados dois cenários: um com genitores completamente informativos e outro com genitores formados aleatoriamente. Após a obtenção de todas as estimativas das freqüências de recombinação, concluiu-se que, para locos completamente informativos, pode-se calcular a freqüência de recombinação entre pares de locos, a partir da freqüência gamética de cada genitor ou a partir da freqüência genotípica da progênie. Para locos parcialmente informativos, a obtenção da freqüência de recombinação a partir da freqüência genotípica conjunta é mais apropriada.

Tamanho de população ideal para mapeamento genético em famílias de irmãos completos

O objetivo deste trabalho foi avaliar o tamanho ótimo de populações de irmãos completos, para estudos de mapas de marcadores moleculares, por meio de simulações de genomas e tamanhos de populações. Foram simulados genomas parentais e amostras de populações de família de irmãos completos do tipo completamente informativas, e também não completamente informativas. As amostras geradas foram de 100, 200, 400 e 600 indivíduos, com três grupos de ligação cada, e 11 marcas moleculares codominantes e multialélicas, espaçadas a dez centimorgans por grupo de ligação. Foram realizadas 100 repetições por amostra. Para populações completamente informativas, o tamanho populacional de 200 indivíduos é suficiente para recuperar as informações originais, contudo, para a população não completamente informativa, é necessária a utilização de uma população maior, de 600 indivíduos.

Adaptabilidade e estabilidade da produção de borracha e seleção em progênies de seringueira

Os objetivos deste trabalho foram determinar a interação genótipo x ambiente e a estabilidade e adaptabilidade da produção de borracha em progênies de seringueira (Hevea brasiliensis (Willd. ex A. Juss.) Müll. Arg.), bem como estimar o ganho genético com a seleção dos materiais mais produtivos. Foram utilizadas três populações de progênies de meios-irmãos de seringueira, cultivadas em três municípios do Estado de São Paulo. Os experimentos foram instalados em delineamento de blocos ao acaso com 22 progênies, 6 repetições e 10 plantas por parcela, com espaçamento de 1,5x1,5 m. Aos três anos de idade, as progênies foram avaliadas quanto à produção de borracha seca utilizando-se o teste precoce de produção Hamaker Morris-Mann. As análises de estabilidade e adaptabilidade foram obtidas por modelos lineares mistos Reml/Blup. A seleção das cinco progênies mais produtivas proporcionou ganho genético de 8,16%. A pequena variação de desempenho das progênies mais produtivas, nos três locais de plantio, indica boa estabilidade fenotípica dos genótipos. As três progênies mais produtivas apresentam superioridade de produção de 14 a 19% sobre a média geral, nos três ambientes. As progênies selecionadas nos três locais podem ser indicadas para utilização na sequência de programas de melhoramento genético e podem levar à maximização na produção de látex.

A new disruption vector (pDHO) to obtain heterothallic strains from both Saccharomyces cerevisiae and Saccharomyces pastorianus

Yeasts are responsible for several traits in fermented beverages, including wine and beer, and their genetic manipulation is often necessary to improve the quality of the fermentation product. Improvement of wild-type strains of Saccharomyces cerevisiae and Saccharomyces pastorianus is difficult due to their homothallic character and variable ploidy level. Homothallism is determined by the HO gene in S. cerevisiae and the Sc-HO gene in S. pastorianus. In this work, we describe the construction of an HO disruption vector (pDHO) containing an HO disruption cassette and discuss its use in generating heterothallic yeast strains from homothallic Saccharomyces species.

Caracterização molecular de acessos de Cratylia argentea e sua relação filogenética com outras leguminosas

O objetivo deste trabalho foi realizar a caracterização molecular de 11 acessos de Cratylia argentea, com base no sequenciamento da região ITS (ITS1/5,8S/ITS2), bem como o estabelecimento de suas relações filogenéticas com outras leguminosas. As relações filogenéticas dessa espécie com outras 15 leguminosas foram estabelecidas com o uso de sequência do gene que codifica a subunidade 18S do rRNA (rDNA 18S). A amplificação do DNA da região ITS/5,8S dos 11 acessos revelou uma única banda de aproximadamente 650 pb. Sequências ITS/5,8S foram obtidas de todos os acessos analisados e depois alinhadas com a região ITS/5,8S da leguminosa Galactia striata. O tamanho das sequências ITS/5,8S dos acessos de C. argentea variou de 565 a 615 pb. Os conteúdos médios de G + C nas regiões ITS1 e ITS2 variaram entre 46 e 47%. O alinhamento múltiplo das seqüências ITS/5,8S dos acessos de C. argentea com Galactia striata revelou a presença de deleções e inserções. Os acessos de C. argentea constituíram um único clado politômico. A análise filogenética de C. argentea demonstrou que essa espécie está incluída no clado das Diocleinae verdadeiras e que os gêneros Calopogonium e Pachyrhizus estão fora desse clado.

Genome-wide DNA polymorphism analyses using VariScan

BACKGROUND: DNA sequence polymorphisms analysis can provide valuable information on the evolutionary forces shaping nucleotide variation, and provides an insight into the functional significance of genomic regions. The recent ongoing genome projects will radically improve our capabilities to detect specific genomic regions shaped by natural selection. Current available methods and software, however, are unsatisfactory for such genome-wide analysis. RESULTS: We have developed methods for the analysis of DNA sequence polymorphisms at the genome-wide scale. These methods, which have been tested on a coalescent-simulated and actual data files from mouse and human, have been implemented in the VariScan software package version 2.0. Additionally, we have also incorporated a graphical-user interface. The main features of this software are: i) exhaustive population-genetic analyses including those based on the coalescent theory; ii) analysis adapted to the shallow data generated by the high-throughput genome projects; iii) use of genome annotations to conduct a comprehensive analyses separately for different functional regions; iv) identification of relevant genomic regions by the sliding-window and wavelet-multiresolution approaches; v) visualization of the results integrated with current genome annotations in commonly available genome browsers. CONCLUSION: VariScan is a powerful and flexible suite of software for the analysis of DNA polymorphisms. The current version implements new algorithms, methods, and capabilities, providing an important tool for an exhaustive exploratory analysis of genome-wide DNA polymorphism data.

Diversidade genética de isolados de Ralstonia solanacearum e caracterização molecular quanto a filotipos e sequevares

O objetivo deste trabalho foi identificar isolados brasileiros de Ralstonia solanacearum quanto a filotipos e sequevares, determinar sua diversidade genética, realizar a associação da estrutura genética do patógeno com sua classificação e origem geográfica e identificar um marcador molecular para a diagnose do moko-da-bananeira. Um grupo de 33 isolados de R. solanacearum, da coleção da Embrapa Tabuleiros Costeiros, coletado de diversos hospedeiros, foi caracterizado por meio de PCR em sequência palindrômica extragênica repetitiva (rep-PCR) e RAPD. Deste grupo, 19 perteciam à raça 2 do patógeno e 14 à raça 1, e 15 isolados eram associados à cultura da bananeira. Os filotipos e sequevares foram caracterizados e determinados por PCR Multiplex. Verificou-se que 82% dos isolados pertencem ao filotipo II, e 12% ao filotipo III. Todos os isolados da bananeira pertencem ao filotipo II. Atécnica de RAPD foi eficiente em agrupar os isolados de acordo com sua origem geográfica; entretanto, ela requer um número elevado de marcas moleculares. Foi possível relacionar os isolados pela análise rep-PCR. O iniciador com sequências repetitivas enterobacterianas intergênicas de consenso (ERIC) possibilitou a separação dos isolados de acordo com a raça, eoiniciador REP permitiua discriminação entre os filotipos. Estas duas análises foram as mais informativas.

Expressão de genes da subfamília HD-Zip I em soja submetida à seca

O objetivo deste trabalho foi identificar genes candidatos da subfamília de fatores transcricionais HD-Zip I que contribuem para a tolerância à seca em soja. Foram avaliados trifólios de soja de cultivar tolerante (Embrapa 48) e suscetível à seca (BR 16), sob três níveis de deficit hídrico: ausência, moderado (-1,5 MPa) e severo (-3,0 MPa). Pela análise dos promotores, foi identificada a presença de possíveis elementos cis-regulatórios relacionados à resposta à seca, nos três genes avaliados (GmHB6, GmHB13 e GmHB21). No entanto, não houve padrão de distribuição específico associado à maior tolerância do genótipo à seca. Com a análise comparativa, foram identificados seis elementos cis-regulatórios potencialmente envolvidos na indução da expressão gênica sob seca. O gene GmHB13 foi exclusivamente induzido pela seca no genótipo tolerante, e o gene GmHB6 apresentou redução da expressão somente no genótipo suscetível. Já o gene GmHB21, apresentou aumento da expressão em ambos os genótipos. O gene GmHB13 é um importante elemento na regulação do mecanismo de tolerância à seca em soja, na cultivar tolerante Embrapa 48.

Expressão gênica induzida por estresses abióticos em nódulos de feijão-caupi

O objetivo deste trabalho foi avaliar o efeito isolado ou simultâneo dos estresses hídrico e térmico na expressão gênica em nódulos de feijão-caupi. A bactéria Bradyrhizobium japonicum (estirpe BR 3267) foi inoculada em sementes de feijão-caupi da cultivar IPA 206 e, 35 dias após a germinação, as plantas foram submetidas a diferentes regimes de disponibilidade hídrica e a estresse térmico, em casa de vegetação. Para a identificação dos genes diferencialmente expressos, foi utilizada a técnica de cDNA-AFLP, tendo-se isolado 67 fragmentos derivados de transcritos (FDTs) diferencialmente expressos. Após o sequenciamento dos FDTs e das análises de similaridade, com uso do programa Blastx, foram identificados 14 genes diferencialmente expressos envolvidos em diferentes processos metabólicos. O padrão de expressão de seis genes sob estresse abiótico foi confirmado por RT-qPCR, e observou-se indução de genes pertencentes a diferentes categorias funcionais, como biossíntese de ácido abscísico, sinalização celular, transportador de prolina e biossíntese de lipídeos de membranas. A expressão desses genes indica sua participação em processos relacionados à proteção dos nódulos ao estresse abiótico.

Transcriptome analyses of primitively eusocial wasps reveal novel insights into the evolution of sociality and the origin of alternative phenotypes

BACKGROUND: Understanding how alternative phenotypes arise from the same genome is a major challenge in modern biology. Eusociality in insects requires the evolution of two alternative phenotypes - workers, who sacrifice personal reproduction, and queens, who realize that reproduction. Extensive work on honeybees and ants has revealed the molecular basis of derived queen and worker phenotypes in highly eusocial lineages, but we lack equivalent deep-level analyses of wasps and of primitively eusocial species, the latter of which can reveal how phenotypic decoupling first occurs in the early stages of eusocial evolution. RESULTS: We sequenced 20 Gbp of transcriptomes derived from brains of different behavioral castes of the primitively eusocial tropical paper wasp Polistes canadensis. Surprisingly, 75% of the 2,442 genes differentially expressed between phenotypes were novel, having no significant homology with described sequences. Moreover, 90% of these novel genes were significantly upregulated in workers relative to queens. Differential expression of novel genes in the early stages of sociality may be important in facilitating the evolution of worker behavioral complexity in eusocial evolution. We also found surprisingly low correlation in the identity and direction of expression of differentially expressed genes across similar phenotypes in different social lineages, supporting the idea that social evolution in different lineages requires substantial de novo rewiring of molecular pathways. CONCLUSIONS: These genomic resources for aculeate wasps and first transcriptome-wide insights into the origin of castes bring us closer to a more general understanding of eusocial evolution and how phenotypic diversity arises from the same genome.

Unexpected genomic variability in clinical and environmental strains of the pathogenic yeast Candida parapsilosis

Invasive candidiasis is the most commonly reported invasive fungal infection worldwide. Although Candida albicans remains the main cause, the incidence of emerging Candida species, such as C. parapsilosis is increasing. It has been postulated that C. parapsilosis clinical isolates result from a recent global expansion of a virulent clone. However, the availability of a single genome for this species has so far prevented testing this hypothesis at genomic scales. We present here the sequence of three additional strains from clinical and environmental samples. Our analyses reveal unexpected patterns of genomic variation, shared among distant strains, that argue against the clonal expansion hypothesis. All strains carry independent expansions involving an arsenite transporter homolog, pointing to the existence of directional selection in the environment, and independent origins of the two clinical isolates. Furthermore, we report the first evidence for the existence of recombination in this species. Altogether, our results shed new light onto the dynamics of genome evolution in C. parapsilosis.

Hemograma e sobrevivência de camarões marinhos após silenciamento do WSSV por RNA de interferência

O objetivo deste trabalho foi avaliar a proteção antiviral específica via RNA de interferência (RNAi) contra o vírus da síndrome da mancha-branca (WSSV), em camarões marinhos (Litopenaeus vannamei). Os camarões foram injetados com uma sequência dsRNA específica (vp28 do envelope viral), seguida por desafio com WSSV após 48 horas. Avaliaram-se o hemograma às 0, 3, 6, 24, 48 e 72 horas após o desafio, e a taxa de mortalidade durante 30 dias. Nos animais tratados com dsRNA vp28, a infecção viral foi limitada, e a sobrevivência (73%) e a "clearance" viral (80%) foram maiores do que nos camarões infectados, não tratados, que apresentaram 100% de mortalidade em cinco dias. Nos camarões tratados com dsRNA, o hemograma diminuiu até 6 horas após o desafio, seguido por aumento, tendo atingido o nível normal em 72 horas. O tratamento com dsRNA vp28 limita a infecção nos camarões por WSSV, restaura as suas condições imunológicas e promove "clearance" viral na maioria dos sobreviventes. Esses resultados são indicativos de que dsRNA vp28 pode servir como ferramenta molecular para combater o WSSV e que o RNAi representa abordagem promissora para controlar doenças virais em camarões cultivados.

Complete DNA sequence of Kuraishia capsulata illustrates novel genomic features among budding yeasts (Saccharomycotina)

The numerous yeast genome sequences presently available provide a rich source of information for functional as well as evolutionary genomics but unequally cover the large phylogenetic diversity of extant yeasts. We present here the complete sequence of the nuclear genome of the haploid-type strain of Kuraishia capsulata (CBS1993(T)), a nitrate-assimilating Saccharomycetales of uncertain taxonomy, isolated from tunnels of insect larvae underneath coniferous barks and characterized by its copious production of extracellular polysaccharides. The sequence is composed of seven scaffolds, one per chromosome, totaling 11.4 Mb and containing 6,029 protein-coding genes, ~13.5% of which being interrupted by introns. This GC-rich yeast genome (45.7%) appears phylogenetically related with the few other nitrate-assimilating yeasts sequenced so far, Ogataea polymorpha, O. parapolymorpha, and Dekkera bruxellensis, with which it shares a very reduced number of tRNA genes, a novel tRNA sparing strategy, and a common nitrate assimilation cluster, three specific features to this group of yeasts. Centromeres were recognized in GC-poor troughs of each scaffold. The strain bears MAT alpha genes at a single MAT locus and presents a significant degree of conservation with Saccharomyces cerevisiae genes, suggesting that it can perform sexual cycles in nature, although genes involved in meiosis were not all recognized. The complete absence of conservation of synteny between K. capsulata and any other yeast genome described so far, including the three other nitrate-assimilating species, validates the interest of this species for long-range evolutionary genomic studies among Saccharomycotina yeasts.

Comparative transcriptomics of early dipteran development

BACKGROUND: Modern sequencing technologies have massively increased the amount of data available for comparative genomics. Whole-transcriptome shotgun sequencing (RNA-seq) provides a powerful basis for comparative studies. In particular, this approach holds great promise for emerging model species in fields such as evolutionary developmental biology (evo-devo). RESULTS: We have sequenced early embryonic transcriptomes of two non-drosophilid dipteran species: the moth midge Clogmia albipunctata, and the scuttle fly Megaselia abdita. Our analysis includes a third, published, transcriptome for the hoverfly Episyrphus balteatus. These emerging models for comparative developmental studies close an important phylogenetic gap between Drosophila melanogaster and other insect model systems. In this paper, we provide a comparative analysis of early embryonic transcriptomes across species, and use our data for a phylogenomic re-evaluation of dipteran phylogenetic relationships. CONCLUSIONS: We show how comparative transcriptomics can be used to create useful resources for evo-devo, and to investigate phylogenetic relationships. Our results demonstrate that de novo assembly of short (Illumina) reads yields high-quality, high-coverage transcriptomic data sets. We use these data to investigate deep dipteran phylogenetic relationships. Our results, based on a concatenation of 160 orthologous genes, provide support for the traditional view of Clogmia being the sister group of Brachycera (Megaselia, Episyrphus, Drosophila), rather than that of Culicomorpha (which includes mosquitoes and blackflies).

Comparative genomics of emerging pathogens in the Candida glabrata clade

BACKGROUND: Candida glabrata follows C. albicans as the second or third most prevalent cause of candidemia worldwide. These two pathogenic yeasts are distantly related, C. glabrata being part of the Nakaseomyces, a group more closely related to Saccharomyces cerevisiae. Although C. glabrata was thought to be the only pathogenic Nakaseomyces, two new pathogens have recently been described within this group: C. nivariensis and C. bracarensis. To gain insight into the genomic changes underlying the emergence of virulence, we sequenced the genomes of these two, and three other non-pathogenic Nakaseomyces, and compared them to other sequenced yeasts. RESULTS: Our results indicate that the two new pathogens are more closely related to the non-pathogenic N. delphensis than to C. glabrata. We uncover duplications and accelerated evolution that specifically affected genes in the lineage preceding the group containing N. delphensis and the three pathogens, which may provide clues to the higher propensity of this group to infect humans. Finally, the number of Epa-like adhesins is specifically enriched in the pathogens, particularly in C. glabrata. CONCLUSIONS: Remarkably, some features thought to be the result of adaptation of C. glabrata to a pathogenic lifestyle, are present throughout the Nakaseomyces, indicating these are rather ancient adaptations to other environments. Phylogeny suggests that human pathogenesis evolved several times, independently within the clade. The expansion of the EPA gene family in pathogens establishes an evolutionary link between adhesion and virulence phenotypes. Our analyses thus shed light onto the relationships between virulence and the recent genomic changes that occurred within the Nakaseomyces.