Genômica Funcional, Genômica Funcional, Estrutural e Comparativa de Estrutural e Comparativa de

Feijão-Caupi Feijão-Caupi (Vigna unguiculata)(Vigna unguiculata)

Um Organismo, Vários Usos Vigna unguiculata

Alimentação Humana•Feijão seco

•Feijão verde (incluindo enlatados)

•Moyashi (broto-de-feijão)

•Farinhas e outros (biscoitos, acarajé, salgadinhos)

Forragem & Recup. Solos•Bovinos•Caprinos•Ovinos

•Bio-Fertilizante Fixação de nitrogênio Rizóbio nativo

Propriedades gelatinizantes e espumantes altamente valiosas

para a indústria alimentícia

Matéria Prima Proteínas

Digestibilidade Carbohidratos

Amino-ácidos essenciais

Valor Nutritivo

Potencial Fonte

de Alimentação,

Emprego e

Riqueza

Uma Leguminosa Importante Vigna unguiculata

Diversidade Morfológica

Diversidade Genética

Erosão Genética

Potencial para Melhoramento Cores e

Formas

Preços &

Mercado

Rusticidade & Capacidade de Adaptação

SemiÁrido

Trópico Úmido

Ambientes Contrastantes & Cultivares TribaisRusticidade e capacidade ímpar de adaptação

http://nasaexplores.com/show2_articlea.php?id=03-014

Leguminosa Escolhida pela NASA para Cultivo em Estacões Espaciais

Lack of Gravity & Higher Plants

Leguminosa ModeloVigna unguiculata

Nível diplóide:Nível diplóide: 2n=22 2n=22 Genoma Pequeno:Genoma Pequeno: ca. 450-500Mbca. 450-500Mb

-1/2 soja, 1/7 ervilha, 2.700x menos que -1/2 soja, 1/7 ervilha, 2.700x menos que V. fabaV. faba

Auto-Fecundação & Gerações CurtasAuto-Fecundação & Gerações Curtas ~~2,5 meses 2,5 meses ideal para mapeamento ideal para mapeamento

Transformação genéticaTransformação genética BiofábricasBiofábricas BioremediaçãoBioremediação

Fonte de genes para melhoramentoFonte de genes para melhoramento também de outras leguminosastambém de outras leguminosas

Nível de

Novidade

Problemas e Necessidades Vigna unguiculata & Nordeste Brasileiro

1. 1. ProdutividadeProdutividade feijão-caupifeijão-caupi

(130-500 kg/ha)(130-500 kg/ha)feijão comum feijão comum

Phaseolus vulgarisPhaseolus vulgaris (565-630 kg/ha) (565-630 kg/ha)

2. 2. Infecções ViraisInfecções ViraisMosaico severoMosaico severoPotyvirusPotyvirus

3. 3. NematóidesNematóidesMeloydogyneMeloydogyne spp. spp.

4. 4. Ataque de carunchoAtaque de caruncho

CallosobruchusCallosobruchus maculatusmaculatus, , Pós-colheitaPós-colheita

5. 5. Fatores abióticosFatores abióticosSeca, Calor, SalinidadeSeca, Calor, Salinidade

6. 6. Porte, tempo de floração, cor dos grãosPorte, tempo de floração, cor dos grãos

Perdas Significativas!!

A Equipe: Rede NordESTVigna unguiculata & Nordeste Brasileiro

I-UFPE-1 LGBVAna M. Benko Iseppon

Coordenação GeralRecife, PE (10)

II- UFPE-2 LGMM Ederson Akio Kido

Recife, PE (18)

IV-Embrapa CPAMN Semíramis R. Ramalho

Teresina, PI (8)

V-UFPB BioMol Demetrius A. M. Araújo

João Pessoa, PB (14)

III-UFC BBM Thalles GrangeiroFortaleza, CE (31)

VI-UFPI LIBPISemíramis J. H. Monte

Teresina, PI (10)

VII-Embrapa CPATSA Carlos A. F. Santos

Petrolina, PE (3)

IX-USP ESALQLuiz Eduardo Aranha Camargo

Piracicaba, SP (02)

X-USP CENAAntonio V. O. Figueira

Piracicaba, SP (01)

VIII-Embrapa CENARGENFrancisco J. Lima Aragão

Brasília, DF (01)

XI- Univ. Frankfurt Günter Kahl

Frankfurt, Alemanha (01)

XII- Univ. CalifórniaJeff Ehlers

Riverside, USA (01)

~130 membros*

Seleção Criteriosa dos

Grupos

Estratégias do ProjetoVigna unguiculata & Nordeste Brasileiro

InteraçãoComplementaridade

Mapeamento

Genético

Genoma Expresso

Transformação

Genética

Bioinformática

Início Oficial do Projeto: 26/Maio/2005

Mapeamento GenéticoCruzamento Intraespecífico

V. unguiculata X V. unguiculataCultivar A Cultivar B

(Resistente) (Suscetível)

Linhagens Recombinantes de Autofecundação até F7-F8

ca. 130 Indivíduos

Inoculação com Patógenos

Identificação de Locos de Resistência

Outras características

inclusive QTLs

Progênie Testadora

Dois Cruzamentos

Principais

BR-14 Mulato x

IT-85F-2687

Cruzamentos-teste com

características equivalentes

P1 P2 P2’

Estudos Moleculares PreliminaresVigna unguiculata & Nordeste Brasileiro

Seleção de ParentaisDAF (DNA Amplification

Fingerprinting)

V.ung.Cabeçudo Vung Canapu Vung S.Verde Vung Canapu Precoce Vung CNC0434 Vung CNCX1101 Vung CNC1115-16F Vung CNCX1112-4F

Vung CNCX1115-18F Vung CNCX1115-11F Vung CNCX1115-20F Vung CNCX1010-4F Vung BR17-Burguês Vung 02 Vung CNCX1114-4F Vung. Paulista Vung João Paulo II Vung L351002A Vung L539001(T16) Vung L382002A Vung 821Vita 6 Vung Balinha 305 Vung BR14-Mulato Vung BR9 Longa Vung BR17Gurg. Vung CB-3 Vung IPEAUV 69 Vung IT82D699 Vung IT85D3850-2

Vung TE91195-7F Vung TE90180-9F Vung TE90180-6F Vung TE90169-4F Vung 90179-9F Vung TE91191-8F Vung TE867517-E2 Vung TE867556-E Vung Istambul Vung 73260 Vung L775011 Vung L950002 Vung Epace10 Vung L9556002 Vung S.Inácia Biv411 Vung MRC11213 Vung Manaus Vung VCRA31 Vung Epace1 Vung Epace11 Vung Ipa201 Vung Ipa202 Vung Ipa204 Vung Ipa205 Vung Ipa206 Vung C..Amarelo Vung VIG28/76 Vung VIG79/82 Vung VIG66/85 Vung VIG69/79 Vung L2102/98 Vung VIG42/83 Vung VIG1/78 Vung VIG58/80 Vung VIG50/80 Vung VIG71/82 Vung VIG7/7

85 acessos avaliados

• 26 primers selecionados de 262 testados

• 212 bandas polimórficas amostradas

Mapa Genético de Alta Resolução

Mínimo 600 marcadores molecularesDAF (DNA Amplification Fingerprinting) AFLP (Amplified Fragment Length Polymorphism) SCAR (Sequence Characterized Amplified Region)SSRs (Simple Sequence Repeats)

RGAs (Resistance Gene Analogs)STMS (Sequence Tag Microsatelite Markers)ESTs (Expressed Sequence Tags)

Marcadores em Fase de Seleção (parentais e parte da progênie F2)

Marcadores & Possibilidades

para o Melhoramento

Genoma ExpressoESTs Expressed Sequence Tags

V. unguiculata 1 & V. unguiculata 2Característica A Característica B

Tecido Escolhido

Situações I II III

Seqüenciamento

78.000 ESTsBioinformática

Genes Expressos

em IGenes

Expressos em II

Genes Expressos

em III

Estratégia No 1

Caráter Biblioteca Biblioteca Biblioteca Tecido Seqüências Total

Mosaico Dourado

Resistente / inoculado

Resistente / não inoculado

Sensível / inoculado

Folhas jovens

3 x 5.000 15.000

Mosaico Severo

Resistente / inoculado

Resistente / não inoculado

Sensível / inoculado

Folhas jovens

3 x 5.000 15.000

Salinidade(Hidroponia)

Tolerante / com NaCl

Tolerante / sem NaCl

Sensível / com NaCl

Raiz 3 x 5.000 15.000

Seca (solo salino)

Tolerante / solo com

deficiência hídrica

Tolerante / solo sem dificiência

hídrica

Sensível / solo com deficiência

hídrica

Planta toda 3 x 10.000 30.000

Total 65.000

Bibliotecas PlanejadasESTs Expressed Sequence Tags

BIÓTICO

ABIÓTICO

V. unguiculata 1 & V. unguiculata 2 Característica A Característica B

Tecido Escolhido

Situações I II III

Seqüenciamento

120.000 TagsBioinformática

Genes Expressos

em IGenes

Expressos em II

Genes Expressos

em III

Bibliotecas de ESTs pré-existentes

Segmento parcial do RNAm concatenado é

seqüenciado

Genoma ExpressoSAGE Serial Analysis of Gene Expression

Estratégia No 2

Genoma Expresso

SAGE Serial Analysis of Gene

Expression

O Método

SupersageEcoP15I

Comparação com EST

Bibliotecas Planejadas SAGE

Estresse Abiótico (Salinidade)

Cultivar Tratamento (200 mM NaCl)

2,5 h 8 h

Resistente com NaCl com NaCl

sem NaCl

Sensível com NaCl com NaCl

sem NaCl

8 Bibliotecas

Genótipo/tempo 30, 60, 90 min. 7h 18h

Resistente 1: inoculado 2: inoculado 3: Inoculado

Resistente controle 4: Apenas injuriado,

não inoculado

5: Apenas injuriado,

não inoculado

6: Apenas injuriado,

não inoculado

Susceptível 7: inoculado 8: inoculado 9: Inoculado

ResistenteControle não

injuriado10: Sem injúria, sem inoculação

Bibliotecas Planejadas SAGEEstresse Biótico (Viroses)

Mosaico Severo do Caupi (CPSMV, Cowpea Severe Mosaic Vírus)

Mosaicos de Potyvirus (CABMV, Cowpea Aphid-Borne Mosaic Virus e

BICMV, Blackeye Cowpea Mosaic Virus)

Andamento das Atividades

InteraçãoComplementaridade

Mapeamento Genético

Genoma Expresso

Transformação Genética

Bioinformática

Marcadores Moleculares

Mapeamento & Análise de

Ligação

Cultivo “In Vitro” & Regeneração

Transformação Genética

Pipeline

Data Mining

SAGE

EST

Recursos Disponíveis fim de Maio/2005

Expressão Protéica

Plataforma para Submissão de Seqüências (Pipeline):

Bolsista de pós-doutorado- Bolsa DCR CNPq/FACEPE

Início da montagem dos scripts das rotinas de bioinformática necessários para a montagem da plataforma de pipeline do projeto

Apoio & Pontos de Partida: - Plataforma do SUCEST (Prof. Arruda/USP) - Plataformas FOREST e BEST (Prof. Aranha/USP-ESALQ)-Convênio com LNCC (Plataforma Sabiá).

Bioinformática

Projeto Vigna Renorbio & Rede NordEST

Treinamento de Pessoal

Nível

PG em Genética ou PG em Ciencias

BiológicasRecife

PG em BioquímicaFortaleza

Outras PGs da Rede

Doutorado 3 7 -

Mestrado 3 2 2

Iniciação Científica 6 8 18

Treinamento Técnico 3 - -

Pós-Doutorado 1 1 -

54 alunos de Graduação e PG

Recursos para Bolsas

Nome UF

Instituição

Regina Lucia Ferreira Gomes PI Universidade Federal do Piauí, Depto. de Biologia

Teresa Cristina S. L. Grisi PB Universidade Federal da Paraíba - João Pessoa, Lab. Biol. Molecular

Atividades de Integração e Treinamento da Rede NordEST

Nome UF

Instituição

Ângela Celis de Almeida Lopes PI Universidade Federal do Piauí, Departamento de Biologia

Cândida Hermínia C. de Magalhães Bertini

CE

Universidade Federal do Ceará, Depto. de Botânica

Luiz Ronaldo Nali PE

Universidade Federal de Pernambuco, Departamento de

Genética

Maurisrael de Moura Rocha PI Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária, CPAMN

Curso 1: Mapeamento Físico e Genético em VegetaisMapeamento Físico e Genético em Vegetais

Período de 15 a 29 de maio/200513 alunos, sendo

dois membros da rede NordEST:

Curso 2: Técnicas Moleculares, Bioinformática e Técnicas Moleculares, Bioinformática e

Mapeamento Aplicadas ao Melhoramento Mapeamento Aplicadas ao Melhoramento de Plantasde Plantas

Período: 18 e 30/setembro/2005 17 alunos (Mercosul)

quatro membros da rede NordEST:

Prof. Dr. Luiz Eduardo Camargo Aranha (USP-ESALQ)

Tercílio Calsa Júnior (CENA-USP)

Financiamento pelo CNPq/CBAB

Obrigada!

Homepage do Programa

http://www.vigna.ufpe.br/