PhylomeDB v4: zooming into the plurality of evolutionary histories of a genome

Phylogenetic trees representing the evolutionary relationships of homologous genes are the entry point for many evolutionary analyses. For instance, the use of a phylogenetic tree can aid in the inference of orthology and paralogy relationships, and in the detection of relevant evolutionary events such as gene family expansions and contractions, horizontal gene transfer, recombination or incomplete lineage sorting. Similarly, given the plurality of evolutionary histories among genes encoded in a given genome, there is a need for the combined analysis of genome-wide collections of phylogenetic trees (phylomes). Here, we introduce a new release of PhylomeDB (http://phylomedb.org), a public repository of phylomes. Currently, PhylomeDB hosts 120 public phylomes, comprising >1.5 million maximum likelihood trees and multiple sequence alignments. In the current release, phylogenetic trees are annotated with taxonomic, protein-domain arrangement, functional and evolutionary information. PhylomeDB is also a major source for phylogeny-based predictions of orthology and paralogy, covering >10 million proteins across 1059 sequenced species. Here we describe newly implemented PhylomeDB features, and discuss a benchmark of the orthology predictions provided by the database, the impact of proteome updates and the use of the phylome approach in the analysis of newly sequenced genomes and transcriptomes.

eggNOG v4.0: nested orthology inference across 3686 organisms

With the increasing availability of various 'omics data, high-quality orthology assignment is crucial for evolutionary and functional genomics studies. We here present the fourth version of the eggNOG database (available at http://eggnog.embl.de) that derives nonsupervised orthologous groups (NOGs) from complete genomes, and then applies a comprehensive characterization and analysis pipeline to the resulting gene families. Compared with the previous version, we have more than tripled the underlying species set to cover 3686 organisms, keeping track with genome project completions while prioritizing the inclusion of high-quality genomes to minimize error propagation from incomplete proteome sets. Major technological advances include (i) a robust and scalable procedure for the identification and inclusion of high-quality genomes, (ii) provision of orthologous groups for 107 different taxonomic levels compared with 41 in eggNOGv3, (iii) identification and annotation of particularly closely related orthologous groups, facilitating analysis of related gene families, (iv) improvements of the clustering and functional annotation approach, (v) adoption of a revised tree building procedure based on the multiple alignments generated during the process and (vi) implementation of quality control procedures throughout the entire pipeline. As in previous versions, eggNOGv4 provides multiple sequence alignments and maximum-likelihood trees, as well as broad functional annotation. Users can access the complete database of orthologous groups via a web interface, as well as through bulk download.

Análise de associação quanto à produtividade e seus caracteres componentes em linhagens e cultivares de arroz de terras altas

O objetivo deste trabalho foi identificar, por meio da análise de mapeamento associativo, os marcadores moleculares relacionados à produtividade do arroz de terras altas e aos seus caracteres componentes. Foram usadas 113 linhagens e cultivares de arroz de terras altas, da Coleção Nuclear de Arroz da Embrapa, com reduzido vínculo genético entre si. Os seguintes caracteres componentes da produtividade foram avaliados: número de panículas por metro, número de grãos por panícula e peso de 100 grãos. Dos 115 marcadores utilizados, 25 (21,7%) associaram-se significativamente a um ou mais caracteres. Entre os 29 SSR ("simple sequence repeats") colocalizados em QTL ("quantitative trait loci") de produtividade de arroz, 12 foram associados aos caracteres avaliados e considerados como candidatos para uso na seleção assistida por marcadores. Os marcadores NP914540, Q6ZGD1 e Q69JE3, associados ao número de grãos por panícula, ainda não foram anotados no arroz e podem constituir o ponto de partida para estudos de genômica funcional. Entre os marcadores derivados de sequências transcritas, NP914526 e NP914533 destacam-se por pertencer a rotas metabólicas relacionadas ao aumento do potencial produtivo de arroz.

Teor de nutrientes e trocas gasosas em plantas de copo-de-leite cultivadas em sistema hidropônico

Resumo: O objetivo deste trabalho foi avaliar o efeito do cultivo de plantas de copo-de-leite (Zantedeschia aethiopica) em sistema hidropônico, no crescimento vegetativo, no teor de nutrientes na parte aérea e nas trocas gasosas. Utilizou-se o delineamento experimental inteiramente casualizado, em arranjo fatorial triplo (2x2x2), com oito tratamentos, três repetições e oito plantas por parcela. Os tratamentos consistiram de duas dimensões de espuma fenólica (2,5x2,5x2,5 e 5,0x5,0x3,8 cm, expressas em altura x comprimento x largura), duas soluções nutritivas e dois perfis hidropônicos (100 e 150 mm). As plantas de copo-de-leite foram cultivadas em sistema hidropônico fluxo laminar de nutriente (NFT) e apresentaram teores de nutrientes na parte aérea, na seguinte sequência decrescente: K>N>Ca>P>S>Mg para macronutrientes e Fe>Mn>Zn>B>Cu para micronutrientes. Plantas de copo-de-leite cultivadas em sistema hidropônico NFT, em espuma fenólica de 5,0x5,0x3,8 cm e em perfil hidropônico de 150 mm, apresentam maior acúmulo de massa de matéria seca na parte aérea e no rizoma, bem como maiores taxas fotossintéticas, independentemente da solução nutritiva.

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.

Resposta de porta-enxertos de citros ao déficit hídrico

O trabalho foi conduzido em casa de vegetação na Embrapa Mandioca e Fruticultura, em Cruz das Almas - BA, e objetivou-se à identificação de porta-enxertos de citros melhor adaptados ao ecossistema de Tabuleiros Costeiros, quanto a tolerância à seca. Foram estudados os limoeiros 'Cravo' e 'Volkameriano', laranjeira 'Azeda' e os híbridos trifoliados HTR - 051, TSK x CTTR - 002 e TSK x CTTR - 017. O delineamento experimental foi o inteiramente casualizado, em esquema fatorial 6 õ 9, com seis genótipos e nove tempos de avaliação. As avaliações foram realizadas na sequência: irrigação, déficit hídrico e irrigação, quando plantas possuíam de 3 a 4 pares de folhas. Foram analisadas as variáveis massas secas da raiz e da parte aérea, o potencial hídrico da planta e a transpiração da folha. Quanto à massa seca da parte aérea, os genótipos limoeiro Volkameriano e laranjeira 'Azeda' apresentaram decréscimos no período de déficit hídrico, sendo que os demais não apresentaram diferenças significativas. Na ausência de irrigação, todos os genótipos apresentaram decréscimos nos seus potenciais hídricos, enquanto apenas os híbridos apresentaram recuperação, mantendo a transpiração. Os híbridos HTR - 051 e TSK x CTTR - 017 apresentaram os melhores desempenhos para todas as variáveis estudadas, mostrando-se mais promissores como porta-enxertos de citros em condições de déficit hídrico.

Background, current status and future prospects of transgenic crop plant development

Les plantes transgèniques són una part integral de l’agricultura contemporània. Durant l’any 2006 més de noranta milions d’hectàrees de plantes transgèniques van ser cultivades en vint-i-un països. Des de la comercialització de la primera planta transgènica el 1996 els nivells d’adopció d’aquests cultius han augmentat anualment amb percentatges de dos dígits. El desenvolupament i la comercialització de les plantes transgèniques van lligats estretament al comerç mundial, a la globalització, a la disponibilitat de suficient menjar, a la protecció del medi ambient i del consumidor i a la propietat intel·lectual. En aquest article exposem els avenços més recents i les tendències actuals en el desenvolupament dels cultius transgènics i de la seva utilització. També ens fem ressò d’alguns assumptes no científics que s’han de solucionar abans que aquests cultius arribin al màxim del seu potencial, proporcionant una agricultura més sostenible i ecològica. Finalment, ressaltarem la importància de com les plantes transgèniques poden contribuir en la disponibilitat de menjar i en la millora de la pobresa en els països en vies de desenvolupament.

Relações filogenéticas e diversidade de isolados de Guignardia spp oriundos de diferentes hospedeiros nas regiões ITS1-5,8S-ITS2

Fungos do gênero Guignardia são frequentemente isolados em diferentes espécies de plantas, sendo muitas vezes caracterizados como fungos endofíticos. Entretanto, algumas espécies deste fungo, a exemplo de G. citricarpa e G. psidii, são causadores de importantes doenças que afetam culturas agrícolas, como a Mancha-Preta dos Citros (MPC) e a podridão dos frutos de goiabeira, respectivamente. Também são apontados como causadores de manchas foliares em diferentes espécies de frutíferas e também em outras culturas. Este trabalho teve o objetivo de isolar, identificar e caracterizar a diversidade genética existente entre isolados de Guignardia oriundos de citros, mangueira, goiabeira, eucaliptos, jabuticabeira e pitangueira através da análise da sequência de DNA do cístron ITS1-5,8-S-ITS2. Verificou-se que os isolados obtidos pertencem às espécies G. citricarpa e G. mangiferae. Entretanto, dois grupos encontrados em mangueira não puderam ser identificados em nível de espécie com base em sua sequência de DNA em função da baixa similaridade com as sequências de diferentes espécies de Guignardia já depositadas em banco de dados. Desta forma, goiabeira, eucaliptos, jabuticabeira e pitangueira são hospedeiras de G. mangiferae, enquanto os citros hospedam duas formas, G. citricarpa e G. mangiferae. Já a mangueira é hospedeira de G. mangiferae e de dois outros grupos ainda não identificados. Verificou-se ainda que isolados de Guignardia obtidos de sintomas de podridão de fruto de goiabeira foram identificados como G. mangiferae.

Cultivo de melão orgânico: fosfatos naturais como fontes alternativas de fósforo

Com o objetivo de avaliar o efeito de fosfatos naturais no cultivo irrigado de melão orgânico, foram conduzidos dois ensaios em Petrolina-PE, sendo um em Argissolo Amarelo (PA) e outro num Argissolo Acinzentado (PAC). Foram avaliados os seguintes tratamentos: 1- testemunha (sem P); 2- 50 kg ha-1 de P2O5 na forma de superfosfato triplo (ST); 3- 100 kg ha-1 de P2O5 na forma de ST; 4- 150 kg ha-1 de P2O5 na forma de ST; 5- 100 kg ha-1 de P2O5 na forma de termofosfato; 6- 100 kg ha-1 de P2O5 na forma de fosfato natural de Gafsa, e 7- 100 kg ha-1 de P2O5 na forma de fosfato natural Fosbahia. O melão apresentou resposta semelhante às doses de P nos dois solos, cujas produtividades máximas de 26,00 t ha-1 e 25,46 t ha-1 foram obtidas com 107,6 kg ha-1 e 118,6 kg ha-1 de P2O5 no PA e PAC, respectivamente. A eficiência do termofosfato, fosfato de Gafsa e Fosbahia em relação ao ST assumiu a sequência de 86,2%, 77,1% e 71,9% no PA e 101,5%, 72,3% e 67,3% no PAC, demonstrando que o termofosfato é a fonte de fósforo mais indicada para ser usada no cultivo orgânico do melão. São necessários 843,12 kg de termofosfato para produzir 25.000 kg ha-1 de melão, o que representa 3,4% do custo de produção.

Comparative genomics of yeast species: new insights into their biology

The genomes of two hemiascomycetous yeasts (Saccharomyces cerevisiae and Candida albicans) and one archiascomycete (Schizosaccharomyces pombe) have been completely sequenced and the genes have been annotated. In addition, the genomes of 13 more Hemiascomycetes have been partially sequenced. The amount of data thus obtained provides information on the evolutionary relationships between yeast species. In addition, the differential genetic characteristics of the microorganisms explain a number of distinctive biological traits. Gene order conservation is observed between phylogenetically close species and is lost in distantly related species, probably due to rearrangements of short regions of DNA. However, gene function is much more conserved along evolution. Compared to S. cerevisiae and S. pombe, C. albicans has a larger number of specific genes, i.e., genes not found in other organisms, a fact that can account for the biological characteristics of this pathogenic dimorphic yeast which is able to colonize a large variety of environments.

Desenvolvimento vegetativo de abacaxizeiros 'Pérola' e 'Smooth Cayenne' no Estado da Paraíba

Este trabalho teve por objetivo avaliar o desenvolvimento vegetativo de abacaxizeiros 'Pérola' e 'Smooth Cayenne' nas condições edafoclimáticas de Santa Rita, Estado da Paraíba. Foram realizados dois experimentos, um para cada cultivar, em Espodossolo Ferrocárbico de textura arenosa, entre junho de 2003 e setembro de 2004. O delineamento experimental foi o de blocos casualizados, com cinco tratamentos (avaliações aos 4; 6; 8; 10 e 12 meses após o plantio) e cinco repetições. Foram avaliadas as variáveis de altura da planta, produção de matéria fresca e seca de raízes, caule e folhas e de matéria fresca da folha 'D' na época de indução floral. Os resultados mostraram que as plantas da cv. Pérola apresentaram maiores valores de altura (133 e 100 cm), matéria fresca (263 e 255 g) e seca de raiz (80 e 60 g), matéria fresca (310 e 200 g) e seca de caule (86 e 20 g) em relação à cv. Smooth Cayenne. O acúmulo de matéria fresca e seca das folhas intensificou-se a partir dos oito meses após o plantio, sendo maior para a cv. Pérola, e obedeceu à seguinte sequência: D>C>B>A. As plantas das duas cultivares apresentaram valores de matéria fresca da folha 'D' na época de indução floral superiores a 80 g (118 g para a 'Pérola' e 81 g para a 'Smooth Cayenne'), demonstrando a possibilidade de antecipação desta prática.

Caracterização genética de espécies de Passiflora por marcadores moleculares análogos a genes de resistência

O cultivo comercial do maracujá é afetado por diversos problemas fitossanitários, os quais contribuem para quebras de produção e significativa redução da vida útil dos plantios. Em algumas situações, a incidência de doenças pode inviabilizar o cultivo do maracujá. Fontes de resistência a distintas doenças têm sido identificadas em acessos de espécies de Passiflora. Neste trabalho, buscou-se avaliar a diversidade genética de acessos de oito espécies silvestres (P. setacea, P. nitida, P. serratodigitata, P. caerulea, P. gibertii, P. odontophyla, P. edulis e P. coccinea) e de um híbrido interespecífico (P. setacea x P. coccinea), utilizando marcadores moleculares análogos a genes de resistência (RGAs). Verificou-se uma grande diversidade no perfil eletroforético de RGAs nos acessos de Passiflora, permitindo a anotação de 96 amplicons polimórficos entre, pelo menos, um par de acessos. Os níveis de dissimilaridade genética (calculados exclusivamente com os marcadores RGAs) variaram entre 0,40 e 0,89 nos acessos das espécies de Passiflora avaliadas. A análise de sequência de um subgrupo destes amplicons obtidos com primers RGAs indicou que estas bandas correspondem a regiões genômicas que contêm segmentos (motivos) com identidade aos encontrados em genes de resistência previamente caracterizados em outras espécies vegetais. Desta forma, os dados indicam a existência de um repertório variado de marcadores do tipo RGA em Passiflora que podem ser potencialmente úteis em sistemas de caracterização molecular de germoplasma e em programas de melhoramento genético visando à resistência a doenças nesta cultura.

VariScan Software

VariScan is a software package for the analysis of DNA sequence polymorphisms at the whole genome scale. Among other features, the software:(1) can conduct many population genetic analyses; (2) incorporates a multiresolution wavelet transform-based method that allows capturing relevant information from DNA polymorphism data; and (3) it facilitates the visualization of the results in the most commonly used genome browsers.

Eficiência de transformação genética de citrange 'carrizo' com duas construções gênicas

Transformação genética é considerada uma importante ferramenta auxiliar no melhoramento genético de plantas cítricas. Entretanto, a eficiência de transformação pode variar em função de diversos fatores, incluindo a própria construção gênica utilizada. Este trabalho buscou avaliar a eficiência de transformação genética de plantas de citrange 'Carrizo' [Poncirus trifoliata (L.) Raf. x Citrus sinensis (L.) Osbeck] com duas construções gênicas diferentes contendo o gene uidA (GUS) sob o controle dos promotores Arabidopsis thaliana phloem protein 2 (AtPhP2) e Arabidopsis thaliana sucrose transporter 2 (AtSuT2). Segmentos de epicótilo de plântulas germinadas in vitro foram utilizados como explantes. O gene nptII, que confere resistência ao antibiótico canamicina, foi utilizado nas construções gênicas como agente de seleção para regeneração de plantas transgênicas. O ensaio histoquímico com X-GLUC foi realizado em todas as brotações regeneradas para verificar a expressão do gene uidA. Dos 4.790 segmentos de epicótilo utilizados, registrou-se a regeneração de 366 brotações com reação positiva no ensaio histoquímico, as quais foram enxertadas em porta-enxertos cultivados in vitro. Cinco dessas brotações, de cada construção gênica, foram selecionadas para análise da PCR, com primers específicos para amplificação da sequência do gene uidA. A inserção do transgene foi confirmada por PCR em todas as brotações selecionadas. A eficiência de transformação e o número de brotos escapes, avaliada pelo teste histoquímico, variaram em função das construções gênicas utilizadas.

Renovação do carbono-13 em figueiras 'Roxo de Valinhos'

O objetivo do trabalho foi determinar a taxa de renovação do carbono-13 ("turnover"), dos diferentes órgãos da figueira 'Roxo de Valinhos'. O experimento foi conduzido no pomar da Faculdade de Ciências Agronômicas, FCA/UNESP, Câmpus de Botucatu-SP. Determinou-se previamente, através das trocas gasosas com um medidor aberto portátil de fotossíntese, IRGA, a principal folha fotossinteticamente ativa. Essa folha foi colocada em uma câmara onde ocorreu a injeção do gás enriquecido. O tempo de enriquecimento da folha foi de 30 minutos. Os tratamentos foram constituídos por sete plantas de figueira, que foram retiradas do solo após: 6; 24; 48; 72; 120; 168 e 360 horas do enriquecimento com 13C, e suas partes seccionadas em: gema apical, folha jovem, folhas adultas (fotossinteticamente ativas), brotações laterais, frutos e ramo. Os resultados obtidos permitiram o estabelecimento da sequência de metabolização do carbono-13 nas partições estudadas: Folhas novas > Frutos > Brotações > Folhas Adultas > Gema Apical > Ramo > Folha marcada. Plantas de figueira 'Roxo de Valinhos' apresentam reciclagem do 13C de 24 horas e um tempo de meia-vida de duração do carbono-13 inferior a 11 horas.