Mariana Cabral de Oliveira.

Projeto de colaboração internacional France: J. Mark Cock, UMR7139, Station Biologique de Roscoff; Chile: Marie-Laure Guillemin, UACH, Valdivia; Brasil: Mariana C. Oliveira, Universidade de São Paulo. International Research Network (IRN); CNRS, França

O complexo Laurencia tem se mostrado altamente diverso em número de gêneros e espécies abrigando atualmente oito gêneros: Laurencia s.s., Osmundea, Chondrophycus, Palisada, Yuzurua, Laurenciella, Coronaphycus e Ohelopapa. A maioria de seus representantes apresenta grande plasticidade fenotípica, dificultando sua identificação genérica e específica com base apenas em dados morfológicos e, consequentemente, levando a erros de identificação, nomes mal aplicados e mudanças nomenclaturais constantes. Estudos moleculares têm gerado propostas importantes de circunscrição genérica e específica. Porém, as relações filogenéticas entre gêneros e espécies não são bem resolvidas com o uso de apenas um marcador molecular. O presente projeto visa dar continuidade ao estudo da diversidade e das relações filogenéticas do complexo Laurencia (Rhodomelaceae, Rhodophyta) no Oceano Atlântico tropical e subtropical. Nesse contexto, o projeto propõe o emprego da técnica de DNA Barcoding para delimitação de espécies e o uso de marcadores multigênicos para fins filogenéticos, visando gerar uma filogenia mais robusta para esse complexo. O estudo do complexo Laurencia no Atlântico tem sido desenvolvido em parceria com o México, Espanha (Ilhas Canárias), Portugal (Arquipélago dos Açores e Madeira), EUA (Flórida) e Venezuela. Nesta próxima fase do projeto, expandiremos a área de estudo para Costa Rica e daremos maior abrangência ao Golfo do México. Essa cooperação internacional é fundamental para o entendimento do complexo Laurencia no Oceano Atlântico, assim como sua distribuição geográfica e afinidades filogenéticas.

As algas vermelhas (Rhodophyta) têm enorme importância evolutiva uma vez que deram origem, através de endossimbiose secundária, aos cloroplastos complexos de outras linhagens eucarióticas, incluindo as Cryptophyta. Logo, genes das algas vermelhas estão espalhados pela árvore da vida dos eucariotos. O projeto contribuirá para o entendimento da origem e evolução dos cloroplastos e mitocôndrias de Rhodophyta (endossimbiose primária) e de Cryptophyta (endossimbiose secundária), e utilizará genomas e genes organelares na compreensão da diversidade e filogenia desses grupos de algas. Através de sequenciamento de nova geração (Plataforma Illumina) os genomas organelares serão obtidos, permitindo a comparação da arquitetura (composição gênica e sintenia) desses genomas entre algas vermelhas e outros grupos de algas resultantes da endossimbiose secundária com algas vermelhas. Genes homólogos obtidos dos genomas organelares e nucleares serão utilizados para análises filogenômicas. Um dos focos do projeto é o grupo das microalgas Cryptophyta que, do ponto de vista evolutivo, é chave no entendimento do processo de origem de eucariontes autotróficos já que são organismos quiméricos originados a partir de um evento de endossimbiose secundária entre algas vermelhas e um hospedeiro não fotossintetizante. Cryptophyta ainda retém em seu cloroplasto o núcleo vestigial da alga vermelha endossimbionte como um pequeno nucleomorfo. Numa perspectiva ecológica, o grupo é relevante nas redes tróficas e pode formar florações em diversos ambientes, inclusive no Brasil, onde a diversidade do grupo é pouco conhecida. Outro foco desse projeto são macroalgas da família Gracilariaceae que possuem grande importância econômica devido à larga aplicabilidade dos hidrocoloides (agaranas) presentes em suas paredes celulares. O grupo está amplamente distribuído nas regiões tropicais e subtropicais do mundo todo. Espécies de Gracilariaceae são facilmente encontradas nas costas brasileiras e têm sido coletadas para a produção de ágar-ágar. A taxonomia desse grupo é notoriamente difícil, pois os caracteres morfológicos se sobrepõem e levantam dúvidas sobre a diversidade dos gêneros e espécies. Portanto, tendo em vista a importância econômica, ecológica e evolutiva, as dificuldades na sistemática, a escassez de estudos genômicos para o grupo, e a necessidade de valorizar espécies brasileiras para o cultivo, estudos filogenômicos e da arquitetura dos genomas organelares para Gracilariaceae, incluindo espécies brasileiras, tornam-se essenciais para a pesquisa ficológica vigente.

Algae are critical for the structure and functioning of marine ecosystems and global climate cycles. They are responsible for nearly half of the net primary productivity that takes place on the planet, playing a central role in ecosystem functioning and have major impacts on long-term climate trends. Algae also provide compounds that are used as food additives and in pharmaceutical and microbiological applications, an industry estimated to be worth US$6 billion annually. Despite the global significance of algae, there remain significant gaps in the knowledge of the genomic features that underlie their important roles as well as the evolution of those genomes. This project aims to bring together two leading laboratories in the field of algal evolutionary genomics. Through collaboration an innovative project, we will be answering significant questions in algal comparative and evolutionary genomics. The project reflects the shared interests and expertise between the groups and aims to stimulate research output, exchange of skills, and continued funding. The project consists of a workshop, exchange of postgrad students, and the generation of pilot data to be used in joint funding bids.

Many marine algae are key primary producers and foundation organisms in a broad range of marine environments both at global and local scales. Their phylogenetic and physiological diversity also makes them privileged targets for biotechnological applications, either as biomass for biofuel production or as sources of novel biomolecules with diverse applications. The major objectives of the GDRI "Diversity, Evolution and Biotechnology of Marine Algae" are 1) to improve our understanding of how marine algae function within their ecosystems, with particular emphasis on aspects such as the genetic structure of populations, resistance to biotic and abiotic stresses and life cycle complexity that are directly relevant to biotechnological exploitation of these organisms and 2) to develop tools for the biotechnological exploitation of marine algae, including culture techniques and methodologies for biomass conversion. The GDRI will reinforce links between Europe (France) and South America (Chile and Brazil) by promoting exchanges between scientists with complementary expertise and facilitating joint projects involving common analyses of marine ecosystems distantly located on two different continents and representing a large latitudinal interval. The GDRI will build on a strong framework of existing collaborations that includes the Franco-Chilean International Associated Laboratory (LIA) ?Dispersal and Adaptations in Marine Species? and will be closely associated with, and highly complementary to, the Franco-Chilean International Mixed Laboratory (UMI) "Evolutionary Biology and Ecology of Algae", which will be created in 2013.

A diversidade intraespecífica compreende todo o conjunto de expressões fenotípicas em indivíduos de uma determinada espécie, decorrentes tanto do processo de aclimatação quanto da diversidade genética. O uso de marcadores moleculares para estudos sobre a diversidade genética inter e intra-populacionais em macroalgas marinhas está restrito apenas para um número limitado de espécies. Gracilaria birdiae é uma das principais agarófitas coletadas no nordeste brasileiro, e diferentes estudos relacionados a sua fisiologia têm possibilitado a caracterização e seleção de linhagens. O atual projeto pretende avaliar a diversidade genética de G. birdiae considerando-se: i, populações selecionadas ao longo da costa brasileira; e ii, suas variantes de cor presentes numa mesma população. Além disso, pretende-se caracterizar essas populações considerando-se algumas variáveis fisiológicas como o crescimento em condições controladas de laboratório e os parâmetros relacionados à fotossíntese avaliados em populações naturais. A diversidade genética será acessada por meio de marcadores do tipo cox 1, ITS, rbcL e microssatélites; as taxas de crescimento de indivíduos de populações selecionadas serão avaliadas semanalmente, por 4 semanas; a fotossíntese será avaliada a partir de dados coletados na natureza; O conjunto dos resultados será analisado considerando-se possíveis descontinuidades de habitat. Esses dados devem contribuir para uma melhor interpretação das relações evolutivas entre as diferentes populações distribuídas ao longo da costa brasileira e também entre as diferentes variantes de cor encontradas em uma mesma população.

O projeto propõe o levantamento da diversidade e filogenia de grupos de relevância econômica e ecológica de macroalgas vermelhas (Rhodophyta) marinhas, mas nos quais persistem problemas taxonômicos. Os grupos abordados são as Corallinophycidae, Halymeniales, Gracilariales e o gênero Hypnea (Gigartinales), que incluem espécies com potencial econômico (e.g. produção de hidrocolóides), mas que também apresentam recorrentes problemas para a correta identificação de suas espécies, como a plasticidade fenotípica, convergência morfológica, necessidade de estruturas reprodutivas para identificação, entre outras. Portanto, são grupos em que o uso de marcadores moleculares tem se mostrado fundamental para o entendimento da diversidade de espécies, sua distribuição geográfica e afinidades filogenéticas. ?DNA barcodes? serão utilizados para analisar centenas de amostras coletadas amplamente na costa do Brasil e também em alguns casos amostras do exterior para compreender melhor a diversidade de espécies desses grupos no Brasil e suas afinidades biogeográficas. Com esse ?screening? inicial será possível definir quantas possíveis espécies estão presentes para esses grupos de algas, qual é a sua distribuição geográfica, proceder com a análise morfológica e selecionar representantes dessas espécies (cobrindo seus extremos de distribuição geográfica) para estudos mais detalhados de filogenia usando marcadores definidos para esse fim. A análise morfológica é bastante beneficiada com essa abordagem, uma vez que normalmente uma parte das amostras (muitas vezes a maior parte) não está fértil, o que dificulta a sua identificação. Com os agrupamentos indicando quais amostras fazem parte do mesmo táxon, é possível reunir e analisar espécimes em diferentes estágios do ciclo de vida, férteis ou não, muitas vezes crescendo em condições ambientais mais amplas, o que permite uma compreensão da morfologia e sua variação de uma forma muito mais completa.

O evento realizado no auditório da FAPESP nos dias 11 a 12 de Abril de 2012 foi aberto para a comunidade científica como um todo e no dia 13 de Abril foi feita uma reunião de trabalho com os palestrantes e outros convidados na sala da Presidência da FAPESP. O evento contou com palestras de eminentes pesquisadores estrangeiros e brasileiros, além de duas mesas-redondas ao final de cada dia e foi assistido por mais de 200 participantes, incluindo alunos de graduação e pós-graduação, pesquisadores e professores, além de representantes dos órgãos do governo e da iniciativa privada. Foram apresentadas palestras e discussões sobre os desenvolvimentos mais recentes em mapeamento, bancos de dados e gestão de ambientes marinhos costeiros no mundo e pesquisadores brasileiros apresentaram exemplos de projetos e iniciativas que já estão em andamento no país, em especial no Estado de São Paulo. As várias palestras deram ênfase às aplicações desta área de pesquisa e à necessidade de uma integração maior do Brasil neste contexto para que pesquisas brasileiras nesta área tenham uma maior aplicabilidade para o país como um todo.

Objetivo geral: agregar conhecimento científico para subsidiar o uso sustentável da biodiversidade marinha, frente às demandas de políticas públicas (criação de áreas e modelos de preservação de ecossistemas marinhos), da intensa atividade econômica em várias regiões costeiras (pesca, exploração mineral e especulação imobiliária, monitoramento ambiental), e de novas fronteiras biotecnológicas.

O evento foi realizado no auditório da FAPESP nos dias 3 e 4 de Dezembro de 2009 e foi aberto para a comunidade científica como um todo. O evento contou com palestras de nove eminentes pesquisadores estrangeiros e de sete pesquisadores brasileiros e foi assistido por mais de 200 participantes, incluindo alunos de graduação e pós-graduação, pesquisadores e professores, além de representantes do MCT, Secretaria do meio Ambiente do Estado de São Paulo e de agências de fomento como o CNPq. Foram apresentadas palestras e discussões sobre os desenvolvimentos mais recentes em DNA Barcoding no mundo e pesquisadores brasileiros apresentaram exemplos de projetos e iniciativas que já estão em andamento no país, em especial no Estado de São Paulo. As várias palestras deram ênfase às aplicações desta área de pesquisa e à necessidade de uma integração maior do Brasil neste contexto para que pesquisas brasileiras nesta área tenham uma maior aplicabilidade para o país como um todo. O simpósio repercutiu na impressa local, incluindo a Agência FAPESP, o jornal Brasil Econômico e a Rede Vida

Participação na rede internacional, incluindo dezenas de pesquisadores de vários países, que visa o sequenciamento e análise do genoma da alga vermelha Porphyra umbilicalis.

Reparo de ultracentrífuga

O projeto pretende realizar uma análise filogenética para as espécies do Complexo Monostroma no Atlântico Sul-Americano e Antártica. Este Complexo é formado o um grupo de algas verdes de talo monostromático e importância econômica, cuja taxonomia, filogenia e biogeografia ainda não estão bem esclarecidos. O trabalho proposto visa esclarecer os possíveis padrões de fluxo gênico dentre as populações, assim como o relacionamento filogenético neste grupo de algas, com base em estudos que já estamos desenvolvendo no litoral do Paraná. O presente projeto também pretende fazer uma revisão taxonômica através do levantamento das macroalgas da Baía do Almirantado, Ilha Rei George.

Neste projeto serão computados estudos anteriores realizados em diferentes espécies de macroalgas marinhas de importância econômica em 2 linhas: 1- filogenia e evolução das macroalgas marinhas; 2- caracterização molecular e bioquímica de alguns processos chaves para uma melhor compreensão da evolução e filogenia de espécies de Gracilaria (Gracilariales-Rhodophyta). Pretendemos realizar: 1- análises de filogenia molecular visando aprimorar a taxonomia de diferentes genes de macroalgas entre os principais filos: Porphyra, Gracilaria e Laurencia (Rhodophyta), Codium e Caulerpa (Chlorophyta) e Sargassum (Phaeophyta); 2- sequenciar o genoma molecular de Gracilaria tenuispitata, que é a espécie de Gracilaria mais estudada no mundo; 3- avançar em análise molecular e bioquímica de genes associados ao metabolismo e fotoproteção de Gracilaria tenuispitata.