Antonio Vargas de Oliveira Figueira.

A invasão da principal região cacaueira do Brasil pelo basidiomiceto Moniliophthora perniciosa (agente causal da doença vassoura-de-bruxa) causou o colapso na produção de cacau, matéria prima única e fundamental para a indústria chocolateira. Moniliophthora perniciosa e M. roreri são os patógenos mais limitantes para o cacaueiro (Theobroma cacao) nas Américas. Ambos são fungos Agaricales, que são, em sua maioria, saprotróficos; a patogenicidade evoluiu apenas em poucas espécies dessa ordem. Igualmente, a inexistência de outros fitopatógenos proximamente relacionados a M. perniciosa e M. roreri sugere que a evolução da fitopatogenicidade nesse gênero tenha envolvido alterações recentes em genes relacionados ao controle do modo e das fases de vida (biotróficoe necrotrófico), entre outros da própria patogenicidade. Enquanto que M. roreri ataca apenas o fruto do cacaueiro, M. perniciosa infecta ramos, frutos e botões florais; M. perniciosa também apresenta biótipos relacionados à infecção de hospedeiros específicos. Essa grande variação em hábitos de vida associada à grande variabilidade genética fazem deste grupo de fungos um excelente modelo para o estudo das modificações genômicas associadas à evolução da fitopatogenicidade. Portanto, pretende-se conduzir análises de genômica comparativa envolvendo espécies de Agaricales, permitindo a verificação de diferenças gênicas espécie- e biótipo-específicas; de taxas evolutivas e seletivas entre ortólogos das espécies/biótipos; da ancestralidade das linhagens patogênicas; de padrões de expansão e retração de famílias gênicas; e de divergência de função entre famílias gênicas em cada linhagem. A comparação de isolados e biótipos de M. perniciosa permitirá a busca de associações entre a estrutura do genoma e o estilo de vida. O sistema genético de controle da reprodução sexual, definido por dois locos não ligados A e B, e genes associados à compatibilidade somática ou vegetativa, controlada geneticamente por locos vic (vegetative incompatibility) serão investigados por potencialmente definirem fluxo gênico em M. perniciosa. Análises transcriptômicas serão empregadas para a investigação dos fatores que levam ao sucesso de M. perniciosa e M. roreri como patógenos. A comparação de interações compatíveis e incompatíveis de M. perniciosa com seus hospedeiros (e.g. biótipo-S x tomateiro e biótipo-S x cacaueiro, respectivamente) poderá indicar quais são os fatores-chave relacionados ao sucesso ou fracasso da infecção. Comparando-se a infecção de ramos e frutos por M. perniciosa com a de frutos por M. roreri buscará elucidar se os patógenos adotam estratégias de infecção específicas, e quais seriam os fatores gerais relacionados à virulência do gênero Moniliophthora. Relatos recentes em outros patossistemas sugerem que, além de proteínas efetoras, patógenos podem empregar RNAs pequenos (sRNA) para manipulação direta do sistema de defesa vegetal, com isso a expressão de sRNAs será avaliada durante a infecção por M. perniciosa. Mutantes e linhas transgênicas no background genético do tomateiro 'Micro-Tom' (MT) com alterações na síntese ou percepção de hormônios vegetais permitirão investigar o papel dessa classe de compostos na patogênese e defesa à infecção com isolados de M. perniciosa do biótipo-S e -C. Adicionalmente, pretende-se desenvolver novas ferramentas de manipulação genética, tanto do patógeno como de seus hospedeiros, que auxiliarão em estudos funcionais futuros deste patossistema, incluindo a edição gênica estável de M. perniciosa, bem como o desenvolvimento de linhas transgênica de cacau e de MT. As informações genômicas obtidas, juntamente com o desenvolvimento de abordagens de estudos populacionais e de manipulação genética, serão empregadas para direcionar análises funcionais de genes essenciais para o patógeno.

A produtividade agrícola é substancialmente dependente da fertilização nitrogenada, e a demanda crescente por alimentos e biocombustíveis tem levado ao aumento indiscriminado do uso de fertilizantes nitrogenados na agricultura moderna, causando um impacto negativo no ambiente. Com isso, aumentar a eficiência do uso de nitrogênio (NUE) em plantas cultivadas é essencial para o desenvolvimento de uma agricultura sustentável. O NUE em plantas consiste num processo complexo regulado pela eficiência de absorção, definido como a capacidade de adquirir nitrogênio (N) inorgânico do solo, e pela eficiência de sua utilização, que inclui a translocação, assimilação e remobilização de N. Apesar da cana-de-açúcar (Saccharum spp.) ser considerada uma das principais fontes de produção de biocombustíveis, o uso ineficiente de fertilizantes a base de N pelas atuais cultivares comerciais, em comparação com outras culturas de grãos, argumenta contra a sua sustentabilidade. Amônio é a forma inorgânica de N predominante na maioria dos solos e preferencialmente absorvida pelas raízes de cana-de-açúcar em condições de suficiência de N no solo. A aquisição e transporte de amônio é mediada pela família gênica AMMONIUM TRANSPORTERS (AMTS), que são proteínas transmembrana com funções essenciais na absorção e transporte dessa fonte inorgânica de N em plantas. Embora o conhecimento gerado com a investigação dos componentes que controlam a sinalização de N no metabolismo, fisiologia e durante crescimento em plantas modelo, a base molecular do sistema de transporte de amônio permanece por ser elucidada na maioria das espécies cultivadas. O objetivo do presente projeto é realizar a caracterização molecular e funcional de transportadores de amônio em cana-de-açúcar. Para melhor compreensão de genes da família AMTs no genoma de cana-de-açúcar, em estudos prévios do nosso laboratório, foram identificados e selecionados clones de bacterial artificial chromosomes (BACs) contendo sequências dos genes da subfamília AMT1 e AMT2 com homologia a de outras gramíneas. Com base nesses resultados, esse projeto tem como objetivos a caracterização funcional e molecular de quatro genes AMTs de cana-de-açúcar através de abordagens de genética reversa em mutantes de levedura e Arabidopsis thaliana defectivos no transporte de amônio. Os resultados permitirão revelar a função e características moleculares destes genes no controle da homeostase de amônio em cana-de-açúcar.

O crescente aumento da produtividade da agricultura moderna, somado a alta demanda de fontes renováveis de energia, tem levado ao uso indiscriminado de fertilizantes nitrogenados, em detrimento do impacto negativo ao ambiente. Assim, fica evidente a necessidade de melhorar a eficiência na aplicação e o uso de fertilizantes nitrogenados pelas culturas. No Brasil, a cana-de-açúcar apresenta grande destaque, tanto pelo seu impacto econômico quanto por sua área plantada. Comparada a outras culturas, a eficiência do uso de nitrato pela cana-de-açúcar como fonte inorgânica de N é baixa, sendo que as causas fisiológicas e genéticas dessa reduzida resposta ainda não são totalmente conhecidas. O presente projeto objetiva caracterizar o processo de absorção de nitrato em raízes de cana-de-açúcar, bem como sua regulação em relação ao status de N da planta e às fontes inorgânicas de N (amônio e nitrato) e caracterizar o transporte e remobilização de nitrato e N derivado de nitrato na parte aérea por meio de estudos de cinética de absorção e redistribuição de 15N, análise global do perfil metabólico e atividade de enzimas chaves no metabolismo de N em cana-de-açúcar. A caracterização do perfil transcricional dos genes da família NRT/PRT (NITRATE TRANSPORTERS/ PEPTIDE TRANSPORTERS) que codificam os transportadores de membrana de nitrato em plantas será relacionada com os dados obtidos quanto à absorção e transporte de nitrato e perfil metabólico em plantas de cana-de-açúcar, permitindo inferir quanto ao metabolismo de nitrato em cana-de-açúcar, auxiliando na elucidação do processo adaptativo de acordo com a disponibilidade de N no solo.

O crescente aumento da produtividade da agricultura moderna, somado a alta demanda de fontes renováveis de energia, tem levado ao uso indiscriminado de fertilizantes nitrogenados, gerando impactos negativos ao ambiente. Assim, fica evidente a necessidade de melhorar a eficiência na aplicação e o uso de fertilizantes nitrogenados pelas culturas. No Brasil, a cana-de-açúcar apresenta grande destaque, tanto pelo seu impacto econômico quanto pela sua área plantada. Comparada a outras culturas, a eficiência do uso de nitrato pela cana-de-açúcar como fonte inorgânica de N é baixa, sendo que as causas fisiológicas e genéticas dessa reduzida resposta ainda não são totalmente conhecidas. O presente projeto objetiva caracterizar o processo de absorção de nitrato em raízes de cana-de-açúcar, bem como sua regulação em relação ao status de N da planta e às fontes inorgânicas de N (amônio e nitrato) e caracterizar o transporte e remobilização de nitrato e N derivado de nitrato na parte aérea através de estudos de cinética de absorção e redistribuição de 15N. A caracterização do perfil transcricional dos genes da família NRT/PRT (NITRATE TRANSPORTERS/ PEPTIDE TRANSPORTERS) que codificam os transportadores de membrana de nitrato em plantas será relacionada com os dados obtidos quanto à absorção e transporte de nitrato pelas plantas de cana-de-açúcar.

A vassoura-de-bruxa consiste em uma das mais importantes doenças que acometem o cacaueiro (Theobroma cacao), sendo causada pelo basidiomiceto Moniliophthora perniciosa e caracterizada pelos sintomas de inchamento e indução de brotações laterais nos ramos infectados. A espécie Solanum lycopersicum (Syn. Lycopersicon esculentum), também hospedeiro do fungo M. perniciosa, apresenta uma cultivar miniatura 'Micro-Tom' (MT), a qual demonstrou ser um modelo genético adequado para o estudo da interação com esse patógeno, com sintomas característicos de hipertrofia, hiperplasia e formação de vassouras. Sabe-se que o desenvolvimento dos sintomas da vassoura-de-bruxa e a resposta de defesa das plantas estão relacionados à sinalização por fitohormônios, sendo de suma importância um entendimento aprofundado sobre essa complexa rede hormonal no modelo já estabelecido para M. perniciosa. Desse modo, no presente projeto, plantas de MT, mutantes e transgênicos com alterações na via biossintética/percepção dos hormônios ácido salicílico (AS), ácido jasmônico (JA) e etileno (ET) serão desafiadas com M. perniciosa para determinação da incidência da doença e analisadas por RT-qPCR para genes marcadores de resposta associada a esses hormônios. O transcriptoma de plantas inoculadas com o fungo do biótipo-S e -C também será revelado pelo seqüenciamento por RNA-Seq, buscando a avaliação de genes relacionados principalmente aos fitohormônios. Além disso, serão feitas avaliações de metabolômica por meio de ressonância magnética nuclear (NMR), e cromatografia gasosa (GC) e líquida (LC) acopladas à espectrômetro de massa (MS) em plantas de MT, mutantes hormonais e transgênicos, inoculados com biótipos-S e C, com intuito de observar o perfil metabólico em diferentes tipos de interação (compatível e incompatível) com o fungo M. perniciosa.

O uso excessivo de fertilizantes nitrogenados com o intuito de aumentar a produtividade de culturas de tomateiro (Solanum lycopersicum) é decorrente da expansão da demanda mundial pelo tomate. No entanto, o acúmulo/excesso de formas orgânicas ou inorgânicas de nitrogênio (N) no solo está associado a diversos problemas ambientais. Uma alternativa para contornar esses problemas é a identificação de variabilidade genética para absorção de N, garantindo uma alta produtividade e uma possível melhora na eficiência do uso de N (NUE). Para tanto, os genótipos S. lycopersicum cv 'Santa Clara', S. pimpinellifolium e S. habrochaites, previamente identificadas com maior capacidade de absorção de N, serão utilizados em ensaios de cinética de absorção utilizando traçadores com 15N. Além disso, a quantificação da expressão gênica relativa via amplificação de transcritos reversos (RT-qPCR) de genes relacionados ao transporte de amônio (AMTs) e nitrato (NRTs) irão confirmar se a alta capacidade de absorção de N está relacionada ao transporte de N. A partir da caracterização fisiológica e genética dos genótipos mencionados acima, pretende-se isolar os fatores responsáveis pelas diferenças genéticas, criando linhagens quase-isogênicas (NILs) por introgressão através de cruzamentos sucessivos da maior capacidade de absorção de N na cultivar miniatura de tomateiro 'Micro-Tom'. A disponibilidade de tais NILs, aliada a existência de ampla coleção de mutantes na cv 'Micro-Tom' (www.esalq.usp.br/tomato), contribuirá para futuro estudo funcional da maior capacidade de absorção de N, utilizando-se o mapeamento gênico para busca de gene candidatos no genoma de tomateiro.

O aumento da demanda para produção de energia renovável tem levado a intensificação no cultivo de plantas utilizadas como matéria prima para produção de biocombustíveis. A produção de cana-de-açúcar, utilizada tanto para a produção de açúcar como de etanol, apresenta grande importância econômica para o Brasil, e o aumento da demanda por biocombustíveis causou a expansão dessa cultura para solos marginais. Como consequência, o uso de fertilizantes a base de nitrogênio (N) é necessária para manter a alta produtividade, em detrimento do impacto prejudicial da aplicação de fertilizantes na biosfera e seu alto custo energético. Apesar da necessidade da aplicação de fertilizantes nitrogenados, o sucesso do cultivo da cana-de-açúcar no Brasil se baseia, em parte, no processo de fixação biológica de nitrogênio (FBN). Dentre os efeitos benéficos da FBN, o aumento do N total e de biomassa, tem incentivado o uso dos endofíticos no cultivo em detrimento da aplicação de fertilizantes nitrogenados. Além da FBN, as plantas utilizam proteínas transportadoras (famílias AMTs -AMMONIUM TRANSPORTERS- e NRTs -NITRATE TRANSPORTERS-) para adquirir fontes inorgânicas de N no solo, como amônio e nitrato. Até o momento, como a absorção de N é afetada durante a associação planta-endofíticos e as bases moleculares dessa interação ainda permanecem desconhecidas. O objetivo desse projeto é caracterizar fisiologicamente e em nível molecular, o processo de absorção de N em genótipos de cana-de-açúcar contrastantes para a FBN, por meio de estudos de cinética de absorção de N pela raiz e análise quantitativa de transcritos de transportadores de N sob o efeito da FBN.

O aumento da demanda para produção de energia renovável tem levado a intensificação no cultivo de plantas utilizadas como matéria prima para produção de biocombustíveis. A produção de cana-de-açúcar, utilizada tanto para a produção de açúcar como de etanol, apresenta grande importância econômica para o Brasil, e o aumento da demanda por biocombustíveis causou a expansão dessa cultura para solos marginais. Como consequência, o uso de fertilizantes a base de nitrogênio (N) é necessária para manter a alta produtividade, em detrimento do impacto prejudicial da aplicação de fertilizantes na biosfera e seu alto custo energético. Apesar da necessidade da aplicação de fertilizantes nitrogenados, o sucesso do cultivo da cana-de-açúcar no Brasil se baseia, em parte, no processo de fixação biológica de nitrogênio (FBN). Dentre os efeitos benéficos da FBN, o aumento do N total e de biomassa, tem incentivado o uso dos endofíticos no cultivo em detrimento da aplicação de fertilizantes nitrogenados. Além da FBN, as plantas utilizam proteínas transportadoras (famílias AMTs -AMMONIUM TRANSPORTERS- e NRTs -NITRATE TRANSPORTERS-) para adquirir fontes inorgânicas de N no solo, como amônio e nitrato. Até o momento, como a absorção de N é afetada durante a associação planta-endofíticos e as bases moleculares dessa interação ainda permanecem desconhecidas. O objetivo desse projeto é caracterizar fisiologicamente e em nível molecular, o processo de absorção de N em genótipos de cana-de-açúcar contrastantes para a FBN, por meio de estudos de cinética de absorção de N pela raiz e análise quantitativa de transcritos de transportadores de N sob o efeito da FBN.

A cultura do tomateiro (Solanum lycopersicum) é de grande expressão econômica e social no mercado nacional e internacional. O tomateiro é uma das culturas mais sujeitas à ocorrência de pragas e doenças dentre todas as espécies cultivadas. Dentre as pragas que atacam esta cultura, a traça do tomateiro (Tuta absoluta) representa um dos insetos mais danoso, com perdas que podem chegar a 80-100 da produção. Devido à extrema importância da cultura do tomate no mundo, inúmeros esforços têm sido feitos visando o controle desta praga de forma eficiente e sustentável. De modo geral, o manejo de controle atual de T. absoluta possui eficiência variada, com um forte impacto ambiental por ser baseado na aplicação de inseticidas. Visando reduzir o custo e o impacto ambiental, grandes esforços têm sido feito para o desenvolvimento de novas tecnologias de controle de pragas. Neste contexto, o silenciamento gênico por RNA de interferência (RNAi) surge como uma alternativa promissora no combate a insetos-praga, com alta eficiência, especificidade e com redução no impacto ambiental. Por meio da geração de plantas transgênicas expressando RNAi para genes essenciais de insetos-praga específicos, a ingestão destas moléculas de RNAi pelo inseto mediante herbivoria poderá resultar no silenciamento gênico de proteína essencial ao inseto, resultando em fenótipos que podem variar entre perda de apetite, infertilidade ou até a morte. Com o intuito de estabelecer esta técnica para o controle da traça do tomateiro T. absoluta, o presente trabalho tem como objetivo gerar linhas transgênicas de tomateiros expressando de moléculas de RNA capazes de silenciar genes essenciais ao inseto.

A cana-de-açúcar (Saccharum spp.) é uma das culturas mais importantes para a economia brasileira, fonte de matéria-prima para produção de açúcar e álcool. Para atender a crescente demanda do mercado interno e externo, o setor sucroalcooleiro deverá expandir a área cultivada para regiões no Sudeste e Centro-Oeste, caracterizadas por períodos de seca acentuada. Recentemente, muitos trabalhos têm utilizado estratégias de simulação à seca com genótipos contrastantes para a resposta ao estresse para obtenção do perfil de expressão gênica diferencial dos genótipos tolerantes e sensíveis. Porém, atualmente pouco se conhece sobre os mecanismos bioquímicos, genéticos e moleculares envolvidos na resposta à seca em cana-de-açúcar, especialmente sobre os componentes do sistema antioxidante, que desempenham papel fundamental no combate aos danos causado pela seca. As enzimas superóxido dismutase (SOD), catalase (CAT), ascorbato peroxidase (APX), glutationa S-transferase (GST), glutationa redutase (GR) e guaiacol peroxidase (GPOX), que compõem o sistema antioxidante serão intensamente investigadas e correlacionadas com a resposta à seca em cana-de-açúcar. Tal investigação pode levar ao melhor entendimento dos genes e enzimas envolvidas na resposta ao estresse e caracterização de cultivares tolerantes à seca. Este trabalho pretende identificar, caracterizar e analisar a atividade de enzimas do sistema antioxidante, através de géis de poliacrilamida não desnaturantes e espectrofotometria, além de avaliar o perfil da expressão via quantificação relativa de transcritos reversos de genes codificadores dessas enzimas em genótipos de cana-de-açúcar contrastantes com relação à resposta à seca.

A crescente demanda por alimentos e energia, aliada a maior preocupação com o ambiente e os custos dos fertilizantes nitrogenados, levam a uma intensa mobilização visando à melhoria da produtividade e da eficiência na utilização de fertilizantes nitrogenados em plantas cultivadas. O Brasil é líder mundial na produção de cana-de-açúcar, que é utilizada tanto para a produção de açúcar como de etanol. Devido à constante expansão da cultura de cana-de-açúcar para solos marginais, o uso de fertilizantes a base de nitrogênio (N) na agricultura se tornou inevitável. Por outro lado, a produção industrial de fertilizantes nitrogenados representa um grande emissor de gases do efeito estufa. Considerando esses aspectos, fica evidente a necessidade da obtenção de alta produtividade em plantas cultivadas sob baixa fertilização de N. Estudos prévios demonstraram que a resposta da cana-de-açúcar à aplicação de fertilizantes à base de N é baixa quando comparada a outras plantas cultivadas, sendo que as causas fisiológicas e genéticas dessa reduzida responsividade ainda permanecem desconhecidas. Este projeto objetiva identificar cultivares adaptadas a condições limitantes de aplicação N e caracterizar fisiologicamente cultivares com maior capacidade de absorção de N, por meio de estudos de cinética de absorção de N pela raiz, e utilizando-se técnicas moleculares para análise massal de transcritos, seguidas de validação da expressão gênica via RT-qPCR para caracterizar genes diferencialmente expressos em genótipos de cana-de-açúcar contrastantes para a o uso eficiente de N.

Entre as doenças que trazem preocupações e podem causar prejuízos no setor canavieiro em todo o Brasil, destaca-se a ferrugem ou sugarcane rust, causada pelo fitopatógeno Puccinia melanocephala H. & P. Sydow. Essa doença ocorre em todas as regiões canavieiras do mundo, desde a Ásia e a África, de onde o complexo "Sacharum spp." é originário, até as Américas e Oceania. No Brasil, a ferrugem foi detectada, pela primeira vez em São Paulo em 1986. A melhor forma de controle desta doença é o plantio de cultivares resistentes, pois, o uso de fungicidas não é prático e nem econômico. Desde o primeiro surgimento no Brasil, a ferrugem tem sido mantida sob controle, com grande parte das cultivares apresentando resistência. Entretanto, o surgimento da ferrugem tem sido relatado em regiões não tradicionais de cultivo como, por exemplo, no oeste da Bahia e no estado de Goiás. O conhecimento acerca da estrutura populacional de P. melanocephala é necessário para desenvolver estratégias satisfatórias no controle desta doença e no desenvolvimento de cultivares resistentes. As diferenças e similaridades entre isolados podem ser avaliadas por meio de microssatélites e os dados podem ser usados para monitorar a composição de grupo de isolados nas populações do patógeno. Este trabalho tem como objetivo desenvolver um banco enriquecido em locos microssatélite para P. melanocephala e correlacionar a diversidade genética e patogênica deste fitopatógeno.

Sugarcane (Saccharum spp.) is major crop in Brazil as feedstock for the sugar and ethanol industries. To attend the increasing ethanol demand from external and internal markets, the sugarcane industry must expand the cultivated area, incorporating land from ?cerrado? and pastures from Southeast and Western Central Brazil, characterized by a dry winter with a prolonged water deficit period. For the last 10 years, more than 80 sugarcane cultivars have been released in Brazil, but few with yield potential to be cultivated in drought-prone environments. Mechanisms of response and tolerance to water stress have been investigated in model plant species, whose genes were classified into two groups: one includes proteins that act directly on dehydration tolerance, and the other comprises regulatory genes. Previous work on sugarcane response to water deficit stress detected similar induced regulatory genes to the ones from rice and Arabidopsis, but structural genes associated with stress response have not been evaluated. Elucidation of sugarcane mechanisms involved in tolerance to water deficit would be valuable to develop cultivars productive and adapted to drought-prone regions, which could potentially assist in the sustainability of the sugarcane industry in these marginal regions. This proposal intends to establish an efficient and dependable method to evaluate water deficit stress in sugarcane by evaluation of several protocols, to enable the analysis of gene expression profiles between genotypes tolerant or sensitive to water stress using microarrays, followed by validation of differential gene expression by quantitative amplification of reversed transcripts (RT-qPCR). Analyses of marker gene expression (drought- or ABA-related structural or regulatory genes) will be conducted using RT-qPCR to validate the observed physiological responses. At the same time, carbon isotope discrimination () will be tested and optimized to evaluate the genetic diversity available

A vassoura-de-bruxa, causada pelo basidiomiceto Moniliophthora perniciosa, consiste numa importante enfermidade do cacaueiro (Theobroma cacao). As fontes de resistência já caracterizadas possuem regiões genômicas associadas distintas, e exibem diferentes dinâmicas de expressão de genes de defesa. Para dissecar a resposta de defesa utilizando genótipos de cacaueiro resistentes ou suscetíveis, inoculados ou não com isolados de diversos biótipos, pretende-se avaliar a expressão de genes que codificam receptores do tipo LRR-kinase; componentes das cascatas de resposta subseqüentes; enzimas da síntese de jasmonato, etileno, e salicilato; enzimas da síntese de flavonóides e proteínas pathogenesis-related baseando-se em seqüências disponíveis nas bibliotecas da interação ou por amplificação de regiões conservadas. As análises do padrão de expressão gênica e de polimorfismos de base única (SNPs) em indivíduos de população segregante para resistência serão empregadas para localizar esses genes associados à defesa em relação à QTLs conhecidos. A região promotora de genes induzidos pela infecção será caracterizada e analisada funcionalmente, após a otimização da transformação genética do cacaueiro. A cultivar Micro-Tom de tomateiro, modelo genético miniatura suscetível ao biótipo-S de M. perniciosa, será utilizada para investigar o papel dos hormônios na patogênese empregando mutantes disponíveis, e também para análise funcionais de genes candidatos associados à defesa por transgenia. Isolados de M. perniciosa da Amazônia serão classificados utilizando microssatélites e caracterizados de acordo com agressividade a genótipos diferenciais de cacaueiro, e terão seus prováveis genes de virulência e/ou patogenicidade analisados para polimorfismo e para expressão in vitro em condição de estresse. Proteínas de parede celular do fungo já identificadas serão expressas de forma heteróloga e seus efeitos na ativação da resposta de defesa serão avaliados. Portanto, pretende demonstrar que

A demanda mundial por combustíveis renováveis tem expandido rapidamente, e os biocombustíveis têm se destacado no cenário mundial como uma alternativa aos derivados de petróleo. O pinhão-manso (Jatropha curcas L.) é uma planta oleaginosa que possui características agrícolas como produtividade e conteúdo de óleo nas sementes, que o torna um excelente candidato na produção de biocombustível. Sua domesticação teve início apenas nos últimos 30 anos, e pouco se conhece sobre sua diversidade genética. Este estudo tem como objetivos caracterizar acessos de pinhão-manso utilizando microssatélites a serem desenvolvidos para a espécie a partir de biblioteca genômica enriquecida e/ou de ESTs (Expressed sequence tags), assim como avaliando a transferibilidade de primers de outras Euphorbiaceae (mandioca e/ou seringueira). O estudo visa também estimar a taxa de cruzamento, trazendo maiores informações sobre o sistema reprodutivo da espécie. Serão analisados 235 acessos, provenientes de Minas Gerais, Goiás, Mato Grosso, Pará, São Paulo, Santa Catarina, Bahia, Pernambuco; algumas variedades selecionadas para teor de óleo provenientes da China, Camboja; e algumas variedades do Paraguai, Tanzânia, Moçambique e República Dominicana mantidos no Banco de Germoplasma de pinhão-manso da Universidade Federal de São Carlos (Araras) quanto à diversidade e a estrutura genética dos acessos e populações de origem. Para o estudo do sistema reprodutivo e modelo de fluxo gênico serão utilizados nove acessos de pinhão-manso, provenientes das diversas regiões do Brasil e uma variedade do Sudeste Asiático. As informações geradas auxiliarão na domesticação, conservação e no melhoramento genético da espécie.

A cana-de-açúcar (Saccharum spp.) é uma das principais culturas do Brasil, sendo o agronegócio sucro-alcooleiro responsável por 3,6% do PIB nacional. Para atender ao incremento na demanda, principalmente por etanol combustível, o agronegócio canavieiro deverá expandir a área plantada, principalmente para áreas com condições sub-ótimas ou marginais para o cultivo. A competitividade e a sustentabilidade do agronegócio requerem o desenvolvimento contínuo de cultivares melhoradas, tolerantes aos fatores bióticos e abióticos de cada região e sistema de cultivo, visando aumentar o rendimento médio da cultura. Neste sentido, a busca por novas estratégias que possam auxiliar no desenvolvimento de cultivares são extremamente oportunas no melhoramento da cana-de-açúcar. Portanto, os objetivos desse projeto serão analisar a aplicação do conceito de Mapeamento por Associação em cana-de-açúcar, assim como avaliar a aplicabilidade de dois métodos de detecção de Polimorfismos de Base Única (SNPs) para o mapeamento de cana-de-açúcar. A estratégia de Mapeamento por Associação é baseada na associação não casual entre alelos, em dois ou mais locos, chamada desequilíbrio de ligação, sendo uma das suas principais vantagens a possibilidade de realizar o mapeamento em populações naturais não estruturadas, sem a necessidade de obter populações ou famílias derivadas de cruzamentos. Serão avaliados os métodos de detecção de SNPs denominado de EcoTilling, que emprega endonucleases para digerir seqüências heteroduplex resultantes de amplificação enzimáticas, detectando polimorfismos por analisador automático de DNA utilizando iniciadores marcados com fluorescência, e outro, por análise de curva de desnaturação em PCR em Tempo Real. Os SNPs serão analisados em genes análogos de resistência e em genes associados ao acúmulo de sacarose, que juntamente com a análise com locos de microssatélite, serão empregados no mapeamento por associação de características de produção da cana-de-açúcar.

A banana consiste num importante alimento básico em países tropicais, e também uma fonte geradora de divisas como fruta para exportação. O melhoramento genético da bananeira é baseado na obtenção de híbridos tetraplóides derivados de cruzamentos entre algumas poucas cultivares triplóides (genitor feminino) e diplóides (doador de pólen). Entretanto, a esterilidade ou baixa fertilidade das principais cultivares limitam a obtenção desses híbridos. A variabilidade genética se concentra nas formas selvagens diplóides das subespécies de Musa acuminata (AA) e M. balbisiana (BB) e cultivares do grupo AA, que deverão contribuir com resistência a doenças e outras características agronômicas favoráveis. O Banco Ativo de Germoplasma (BAG) de Musa da Embrapa Fruticultura Tropical possui mais de 400 acessos, principalmente diplóides AA. A esterilidade total ou parcial de cultivares triplóides e diplóides também dificulta a geração de populações segregantes para obtenção de mapas genéticos, restringindo a identificação de locos de caracteres quantitativos empregando metodologias convencionais. A abordagem de mapeamento por associação ou por desequilíbrio de ligação, utilizando informações fenotípicas disponíveis do germoplasma e de linhas diplóides avançadas associadas à genotipagem com marcadores consiste numa alternativa promissora. Para avaliar a aplicação desse conceito de mapeamento por associação em populações diplóides de elite do BAG será necessário obter um número elevado de locos de marcadores, inclusive microssatélites. O presente projeto propõe o desenvolvimento e validação de novos locos microssatélites, junto com a avaliação de marcadores envolvendo retrotransposons e microssatélites (IRAP e REMAP) para complementar a caracterização do BAG da Embrapa, e auxiliar na saturação do genoma para avaliar a estratégia de mapeamento por associação.

A cana-de-açúcar (Saccharum spp.) possui grande importância para a economia brasileira, sendo fonte de matéria prima para produção de açúcar e álcool, chegando a representar cerca de 3,5% do PIB. Os gastos inerentes à proteção dessa cultura contra ervas daninhas pelo uso de diversos herbicidas são muito expressivos, da ordem de 240 milhões de dólares/ano. A glutationa S-transferase (GST) é uma enzima que tem a capacidade de conferir resistência aos efeitos danosos dos herbicidas em várias espécies vegetais, inclusive algumas de interesse agronômico. Da mesma forma, compostos sintéticos denominados de safeners (protetores) têm a capacidade de induzir a expressão de GSTs em gramíneas, que por sua vez, protegem a cultura contra a aplicação de determinados herbicidas. Em cana-de-aççuar, resultados preliminares do nosso laboratório sugerem o papel potencial das GSTs na tolerância à alguns herbicidas largamente empregados na cultura. O projeto SUCEST identificou presumivelmente inúmeros transcritos das principais classes dessa enzima, mas ainda não foram realizados estudos funcionais das GSTs em resposta à herbicidas. Portanto, a identificação e caracterização das isoformas de GSTs de cana-de-açúcar que estejam associadas à resposta a aplicação de herbicidas e safeners oferecem o potencial na possível seleção de cultivares com expressão diferencial ou isoformas que aumentem a tolerância à herbicidas, ou mesmo sua utilização por manipulação direta em plantas transgênicas.

O florescimento da cana-de-açúcar (Saccharum spp.) é um fenômeno indesejado para a produção de sacarose. Estudos moleculares visando à identificação dos principais genes responsáveis pelo processo de indução floral poderão disponibilizar estratégias a serem empregadas no melhoramento de materiais menos indutivos, seja por seleção assistida, seja por controle direto por manipulação genética. O presente projeto propõe utilizar a técnica de Análise Serial da Expressão Gênica (SAGE) para confrontar a transcrição global de meristemas florais em início de desenvolvimento de duas variedades, uma de fácil ('SP87-432') e outra de difícil indução floral ('SP902-3414'), nas condições de Piracicaba, SP. Dada a grande potencialidade e eficiência da SAGE em relação às outras técnicas de análise transcricional, esta técnica tem sido extensivamente utilizada especialmente em fungos e humanos, mas ainda muito poucos trabalhos têm sido relatados em espécies vegetais. A SAGE consiste no isolamento de pequenas porções (tags) de cada transcrito (10-14 pb) e a posterior concatenação destes em vetores de seqüenciamento. Cada vetor, então, carrega diversas tags, cada qual originada de um único transcrito. Cada tag é, então, confrontada com um banco de seqüência de ESTs da espécie em estudo e análises em programas especificamente desenvolvidos para a técnica identificam a origem de cada tag e fornecem sua freqüência relativa. As tags geradas neste projeto serão confrontadas com o banco de dados gerado pelo projeto SUCEST-FAPESP e no Gene Indices do TIGR (www.tigr.org). Os transcritos que forem identificados por apresentar contrastes entre as variedades serão validados empregando a técnica de PCR quantitativo em tempo real e/ou northern blot. A validação final dos resultados gerados poderá ser conduzida por manipulação direta dos genes por transformação.

A cana-de-açúcar (Saccharum spp.) possui grande importância para a economia brasileira, sendo fonte de matéria prima para produção de açúcar e álcool. As espécies de Saccharum são poliplóides e apresentam genoma relativamente grande e complexo. As variedades comerciais são muitas vezes aneuplóides, resultado do processo chamado nobilização, que envolve cruzamentos interespecíficos, seguido por uma série de retrocruzamentos para S. officinarum, denominada cana ?nobre?. Mapas genéticos são de extrema importância para a compreensão do genoma de uma espécie, pois possibilitam a identificação de regiões genômicas associadas a características agronômicas importantes, que podem ser utilizadas diretamente no melhoramento para seleção assistida ou para a caracterização de genes. Um mapa genético saturado para cana-de-açúcar está sendo desenvolvido no Brasil sob financiamento da FAPESP a partir de uma progênie de 500 indivíduos resultantes do cruzamento entre dois clones de elite, obtidos pelo Centro Tecnológico Copersucar. A análise molecular do genoma de Saccharum poderá ser simplificada pela investigação de sua relação próxima com os genomas mais compactos, como os de sorgo e arroz, possibilitando que características precisamente mapeadas em cana-de-açúcar possam ser dissecadas pelo isolamento de genes ortólogos em sorgo e/ou arroz. Este projeto objetiva saturar o mapa genético de ligação em desenvolvimento, por meio do emprego de sondas heterólogas provenientes de sorgo e arroz, como também comparar a correspondência deste mapa àqueles anteriormente desenvolvidos para cana-de-açúcar por outros grupos de pesquisa no exterior.

A doença vassoura-de-bruxa do cacaueiro (Theobroma cacao), causada pelo basidiomiceto Crinipellis perniciosa, levou a total destruição da lavoura sul-baiana, cultivada principalmente com variedades altamente suscetíveis, e tornou o Brasil, um país tipicamente exportador de cacau em importador em poucos anos. O método mais eficiente de controle da doença consiste no uso de variedades resistentes, sendo o genótipo ?Scavina 6? a única fonte de resistência reconhecida para C. perniciosa em utilização. A região genômica associada a essa resistência já foi identificada por mapemento genético. Porém, a resistência dessa fonte já foi quebrada, possivelmente devido a variabilidade genética do patógeno. Novas fontes de resistência foram identificadas na região Amazônica brasileira (CAB 214 e CAB 208). Populações específicas segregantes derivadas dessas fontes de resistência foram geradas para desenvolver mapas genéticos, e permitir a identificação de regiões genômicas contendo esses fatores de resistência, que serão comparados com aqueles identificados para ?Scavina 6?. Essas marcas associadas a essas regiões serão usadas em seleção assistida e para a piramidização desses genes. Uma abordagem para identificação de seqüências gênicas presentes e associadas com resistência se baseia na subtração de populações de cDNAs de genótipos e/ou condições (inoculadas ou não) e enriquecimento para genes diferencialmente expressos por meio da construção de bibliotecas subtrativas por supressão. Portanto, os objetivos desse projeto consistem em desenvolver mapas genéticos de duas populações segregantes para a resistência a vassoura-de-bruxa e identificar regiões associadas; e conduzir o seqüenciamento de bibliotecas subtrativas por supressão construídas a partir dos genótipos resistentes, contrastando materiais resistentes e suscetível inoculados com C. perniciosa, e resistentes inoculados e não inoculados, para identificar seqüências diferencialmente expressas a serem usadas para a

O campus de Piracicaba da Universidade de São Paulo abriga a Escola Superior de Agricultura Luiz de Queiroz (ESALQ) e o Centro de Energia Nuclear na Agricultura (CENA), unidades de referência com longa tradição em pesquisa e ensino nas áreas de agropecuária e ambiente. Ambas estão diretamente associadas aos grandes avanços tecnológicos e progressos no conhecimento dessas áreas no Brasil, com tradição na formação de recursos humanos qualificados (níveis de pós-graduação e graduação). Os programas de pós-graduação dessas Unidades atingiram majoritariamente as melhores avaliações da CAPES na área de Ciências Agrárias em 2004, sendo um programa com conceito 7 (Genética e Melhoramento de Plantas) e cinco com conceito 6 (Energia Nuclear na Agricultura; Fitopatologia; Fitotecnia; Solos e Nutrição de Plantas; Ciência Animal e Pastagens). A ESALQ e o CENA, em conjunto com a FZEA (Pirassununga) possuem grande liderança e importância no cenário científico-tecnológico nacional, que para serem mantidas e ampliadas no futuro, requerem a atualização e especialização em conhecimentos e tecnologias inovadoras. 
As biotecnologias derivadas do aprofundamento dos conhecimentos em biologia celular e molecular, incluindo a genômica, já contribuíram no aumento da produtividade e qualidade da produção agropecuária e conservação ambiental, e apresentam enorme potencial de desenvolvimento. Essas unidades da USP se beneficiaram em anos recentes dos investimentos e apoios recebidos das diversas agências de fomento, em particular do programa genoma da FAPESP. Como conseqüência, diversos laboratórios de qualidade foram implantados ou atualizados em termos de equipamentos, instalações e tecnologia nas várias unidades, resultando em saltos qualitativos e de produtividade científica e na melhoria dos índices de formação de pessoal técnico especializado, estabelecendo competência na área de genômica aplicada à agropecuária e ambiente. Porém, essas iniciativas estimularam o estabelecimento de d

O potencial de crescimento e produção das plantas depende da capacidade de absorver nutrientes, restrita pela disponibilidade de elementos no solo. Os nutrientes são encontrados dentro de tecidos vegetais em concentração muito superior àquela do solo. Essa diferença de concentração resulta da atividade de proteínas de transporte, localizadas na membrana plasmática. As plantas possuem sistemas de absorção e efluxo responsáveis pelo controle das concentrações ótimas de nutrientes. Vários metais (ex. Cu, Zn, Mn, Fe) são essenciais para o metabolismo celular, participando como co-fatores de diversas enzimas em várias reações bioquímicas. Entretanto, esses metais apresentam uma alta reatividade, promovendo a formação de espécies ativas de oxigênio. Portanto, esses metais devem ser absorvidos, transportados e mantidos dentro de limites precisos de concentração de modo a evitar danos oxidativos. Para isso, as plantas possuem mecanismos que controlam a absorção e transporte de metais, sendo que certos peptídeos (metalotioneínas e fitoquelatinas) parecem possuir uma função associada com o controle da homeostasia de metais nas plantas. As atividades industriais e urbanas tem causado a poluição e contaminação de áreas agriculturáveis com metais resultantes dessas atividades, sendo que o incremento nessas áreas e/ou águas poluídas aumentam o risco de intoxicação de alimentos. As concentrações des metais pesados muito acima daquelas encontradas na natureza, entram na cadeia alimentar humana através dos meios de dispersão de poluentes, como o ar, água e solo. Genes codificando para transportadores de íons já foram isolados em plantas e leveduras, e foram usados para identificar genes homólogos putativos no banco de dados de seqüências de ESTs (Expressed Sequence Tags) de cana-de-açúcar (SUCEST).

O seqüenciamento de mais de 250.000 de regiões gênicas expressas (Expressed Sequence Tags - ESTs) e a categorização de cerca de 45.000 genes do Projeto SUCEST/FAPESP, disponibilizou uma riqueza de informações que devem ser aplicadas estrategicamente na obtenção de variedades com características agronômicas de interesse. As análises da expressão gênica em nível genômico caracterizam-se como metodologias promissoras na genômica funcional, pela identificação em larga escala das funções gênicas e da expressão diferencial em determinadas condições. A análise serial da expressão gênica (SAGE) constitui-se como tecnologia adequada para este objetivo, pois a disponibilidade de grande número de ESTs identificados e categorizados em funções gênicas presumíveis em banco de dados, permite a aplicação dessa técnica com maior eficiência. A investigação de genes relacionados à biossíntese e metabolismo de carboidratos exemplifica a análise serial de expressão gênica ligada a um processo biológico, agronômica e industrialmente importante em cana-de-açúcar, utilizando a abordagem de analisar genótipos contrastantes derivados de cruzamento entre dois híbridos comerciais. A SAGE permite também a geração de padrões de expressão gênica em plantas na forma de dados digitais, apropriados para a construção de bases de dados de expressão gênica, como já foi desenvolvido para o transciptoma de levedura e de células cancerígenas humanas.

As variedades comerciais de cana-de-açúcar (Saccharum sp.) são autopoliplóides complexos, altamente heterozigóticos, derivadas de cruzamentos inter-específicos. O melhoramento genético da cana poderia ser beneficiado por métodos que possibilitassem a seleção precoce e/ou indireta. A seleção assistida por marcadores em cana-de-açúcar teria um grande impacto no incremento do ganho genético por unidade de tempo e área, e aumentaria a precisão na seleção para características de qualidade industrial da cana. Outra perspectiva de grande impacto seria a seleção indireta de características de difícil avaliação, devido ao grande efeito do ambiente, ou características com avaliação mais demorada, como a brotação de soqueira, que leva cerca de 30 meses para obtenção dos resultados. Até o presente, todos os mapas de ligação em cana-de-açúcar foram construídos para cruzamentos entre materiais não comerciais e/ou espécies selvagens, limitando a sua utilização pelos melhoristas. Esse projeto tem como objetivo desenvolver uma mapa de ligação genético empregando marcadores moleculares do tipo RFLP, AFLP e microssatélites, visando avaliar o emprego da seleção indireta de materiais superiores. Para tanto, dispõe-se de uma progênie de 500 indivíduos resultante de um cruzamento entre materiais de elite da Copersucar ('SP80-180' e 'SP80-4966'), apresentando segregação para vários componentes da produção, principalmente teor de açúcar; número de perfilhos; altura, peso e diâmetro dos colmos; e resistência a escaldadura (Xanthomonas albilineans). As análises de AFLP foram conduzidas sob a nossa orientação, enquanto que as análises de microssatélites estão sendo conduzidas em nosso laboratório, utilizando 278 pares de primers de microssatélites de cana-de-açúcar, disponibilizados pelo Consórcio Internacional de Biotecnologia de Cana (ICSB), através da Copersucar. As análise de RFLP foram conduzidas pela Profa. Dra. Anete Pereira de Souza do CBMEG, UNICAMP.

As variedades comerciais de cana-de-açúcar (Saccharum sp.) são autopoliplóides complexos, altamente heterozigóticos, derivadas de cruzamentos inter-específicos. O melhoramento genético da cana poderia ser beneficiado por métodos que possibilitassem a seleção precoce e/ou indireta. A seleção assistida por marcadores em cana-de-açúcar teria um grande impacto no incremento do ganho genético por unidade de tempo e área, e aumentaria a precisão na seleção para características de qualidade industrial da cana. Outra perspectiva de grande impacto seria a seleção indireta de características de difícil avaliação, devido ao grande efeito do ambiente, ou características com avaliação mais demorada, como a brotação de soqueira, que leva cerca de 30 meses para obtenção dos resultados. Até o presente, todos os mapas de ligação em cana-de-açúcar foram construídos para cruzamentos entre materiais não comerciais e/ou espécies selvagens, limitando a sua utilização pelos melhoristas. Esse projeto tem como objetivo desenvolver uma mapa de ligação genético empregando marcadores moleculares do tipo RFLP, AFLP e microssatélites, visando avaliar o emprego da seleção indireta de materiais superiores. Para tanto, dispõe-se de uma progênie de 500 indivíduos resultante de um cruzamento entre materiais de elite da Copersucar ('SP80-180' e 'SP80-4966'), apresentando segregação para vários componentes da produção, principalmente teor de açúcar; número de perfilhos; altura, peso e diâmetro dos colmos; e resistência a escaldadura (Xanthomonas albilineans). As análises de AFLP foram conduzidas sob a nossa orientação, enquanto que as análises de microssatélites estão sendo conduzidas em nosso laboratório, utilizando 278 pares de primers de microssatélites de cana-de-açúcar, disponibilizados pelo Consórcio Internacional de Biotecnologia de Cana (ICSB), através da Copersucar. As análise de RFLP foram conduzidas pela Profa. Dra. Anete Pereira de Souza do CBMEG, UNICAMP.

O cupuaçuzeiro (Theobroma grandiflorum (Willd ex. Spreng) Schum) é uma fruteira nativa da região Amazônica, provavelmente com centro de máxima diversidade no sul e sudeste do estado do Pará e na pré?Amazônia Maranhense. Essa espécie apresenta grande potencial sócio-econômico, já sendo cultivado em cerca de 20.000 hectares na Amazônia Brasileira. Nas áreas de ocorrência natural, a espécie tem sofrido sérias perturbações antrópicas que ameaçam a conservação do germoplasma das populações silvestres, com o agravante de que ainda não foram realizados estudos para definição de áreas de preservação ou coleta/resgate dessas populações. Devido as dificuldades inerentes do melhoramento de uma espécie perene, bem como a demanda crescente por cultivares melhorados com boas características de produtividade e resistência às principais doenças, há necessidade que sejam estabelecidas metodologias eficientes para conhecer o potencial dos acessos disponíveis nas coleções de germoplasma ex situ, visando promover um manejo genético mais eficiente, assim como, metodologias que propiciem a identificação de locais onde ocorra máxima diversidade, que poderão ser priorizados em futuras coletas, ou serem indicados para reserva in situ. Este projeto visa conhecer a diversidade genética das populações que ocorrem nas áreas de floresta preservada, bem como, estudar a estruturação dessa diversidade, para elaborar uma estratégia para conservação genética in situ do cupuaçuzeiro, e estabelecer critérios para a utilização dos recursos genéticos existentes em coleções ex situ nos Bancos Ativos de Germoplama. A disponibilidade de germoplasma para programa de melhoramento do cupuaçu é limitada.

Para realizar a hidrólise das proteínas ingeridas é necessário que os insetos produzam uma grande variedade de proteases intestinais. As plantas apresentam proteínas capazes de inibir a ação das proteases de insetos, sendo chamadas de inibidores de proteases (IP). Ao alimentarem-se destas plantas, os insetos ingerem quantidades significativas desses inibidores, e consequentemente, observa-se uma inibição do crescimento provocada pela má nutrição, afetando o desenvolvimento do inseto. Uma estratégia de desenvolvimento de plantas resistentes a insetos consiste na introdução de genes exógenos codificando esses inibidores de proteases. Entretanto, tem-se observado que alguns insetos apresentam capacidade de se adaptarem a plantas transgênicas e dietas artificiais contendo inibidores de proteinases heterólogos. Entre as abordagens propostas para contornar essa resistência, inclui-se a utilização da variabilidade dos inibidores encontrada na natureza. Sementes de Theobroma cacao possuem uma proteína de 21 kDa, correspondendo à 20% do total de proteínas da semente, que possui atividade inibitória de tripsina e apresenta homologia ao inibidor de proteinase do tipo Kunitz, com atividade inibitória superior ao da soja. As outras espécies do gênero Theobroma possuem em suas reservas cotiledonares uma proteína caracterizada como similar ao IP do tipo Kunitz de soja. Seqüências parciais do gene de IP de várias espécies de Theobroma demonstram variabilidade para resíduos de amino ácidos que compõem o sítio reativo. O presente projeto visa caracterizar os inibidores de proteinase que ocorrem nas várias espécies brasileiras do gênero Theobroma, homólogos à proteína de 21kDa de sementes de cacau; avaliar as atividade destes inibidores in vitro e in vivo sobre os seguintes espécies da ordem Lepidoptera: Anthicarsia gemmatalis, Helicoverpa zea, Heliothis virescens e Diatraea saccharalis, pragas importantes das culturas da soja, milho, algodão e cana-de açúca.

O presente projeto pretende estudar a estrutura genética de populações naturais de Cryptocarya aschersoniana Mez, C. moschata Nees, C. saligna Mez e Cryptocarya sp. (espécie nova) através de marcadores isoenzimáticos e de DNA (RAPD), com base em amostragem a ser feita no Parque Estadual de Carlos Botelho (em um gradiente altitudinal de 30 a 1.000 m), Estação Ecológica Juréia-Itatins, Estação Experimental de Pariqüera-Açu, Parque Estadual da Cantareira, Mata de Santa Genebra, Fazenda Barreiro Rico, Fazenda Campininha, Fazenda São José, Fazenda Santa Elisa (IAC) e Bosque dos Jequitibás, estado de São Paulo. A partir deste estudo básico, serão investigados vários aspectos da história vital destas espécies, tais como fluxo gênico e tamanho efetivo populacional, que estarão sendo utilizados para a elaboração de estratégias de amostragem, manejo e conservação das mesmas. Adicionalmente, serão analisados os materiais depositados nos herbários brasileiros, juntamente com as amostras coletadas, para o estabelecimento de metodologia para o estudo da filogenia dessas espécies, através de PCR de genes de cloroplasto e mitocôndria e seqüenciamento de genes específicos, com o intuito de solucionar várias questões taxonômicas encontradas neste grupo de plantas, não resolvidas até o momento com base apenas em caracteres morfológicos clássicos. De forma complementar, pretende-se correlacionar as informações obtidas neste projeto com as que vêem sendo levantadas e analisadas pelo Projeto "Conservation and sustainable use of the plant diversity from cerrado and atlantic forest: chemical diversity and prospecting for potential drugs" (FAPESP/BIOTA-SP 98/05074-01), coordenado pela Dra. Vanderlan da Silva Bolzani, mais especificamente com os trabalhos que vêm sendo desenvolvidos sob a coordenação do Dr. Alberto José Cavalheiro sobre a dinâmica circadiana e variabilidade sazonal e populacional de metabólitos secundários polares (alcalóides, flavonóides e estirilpironas) em folhas de C.

Genes codificando para transportadores de íons já foram isolados em plantas e leveduras, e foram usados para identificar genes homólogos putativos no banco de dados de seqüências de ESTs (Expressed Sequence Tags) de cana-de-açúcar (SUCEST). Cinco clusters foram identificados como homólogos a seqüências de genes transportadores de fosfato de alta afinidade. Uma seqüência de consenso de um cluster permitiu a predição de uma proteína completa contendo 541 amino ácidos, 81% de identidade de amino ácidos com o gene de fumo NtPT1, consistindo de 12 domínios trans-membrana separados por uma região hidrofílica. Genes homólogos putativos a transportadores de micronutrientes de Arabidopsis foram identificados em várias bibliotecas. A absorção de ferro em gramíneas envolve a liberação de um fito-sideróforo, o ácido mugenêico, para quelar o Fe3+ que será então absorvido por um transportador específico. Seqüências expressas em cana-de-açúcar, homólogas a genes codificando para as três enzimas da rota metabólica de biossíntese de ácido mugenêico (nicotianamina sintase; nicotianamina transferase; ácido mugenêico sintetase presumível ids3), assim como o transportador presumível do complexo Fe3+- fito-sideróforo foram identificados. Sete clusters de seqüências de cana-a-açúcar foram identificados com alta homologia a membros da família de genes ZIP (ZIP1, ZIP3, ZIP4, IRT1 e ZNT1), enquanto que 4 clusters homólogos a ZIP2, e 3 a ZAT foram encontrados. Membros homólogos a uma outra família de transportadores de metais de transição de grande espectro, Nramp, foram detectados constitutivamente. Todos os quatro tipos de metalotioneínas (MT), um dos principais peptídeos vegetais quelantes de metais foram identificados. A MT Tipo I foi o mais abundante, seguido pelo Tipo II, com um padrão de expressão similar, descrito para MT em Arabidopsis. Transcritos de MT I putativas em cana representaram mais de 1 % do total de reads seqüenciados das bibliotecas de sementes.

As características industriais desejadas de linhagens/variedades de trigo durum (Triticum durum) só podem ser avaliadas a partir de uma quantidade razoável de sementes, normalmente só obtidas em gerações mais avançadas em um programa de hibridação e seleção. A determinação precoce da qualidade tecnológica obtida a partir de uma amostra reduzida de sementes permitiria a condução paralela dos vários objetivos de melhoramento fitotécnico aliado a qualidade tecnológica da farinha de trigo. Grande parte da aplicação da farinha de trigo deriva de propriedades viscoelásticas únicas que são determinadas pelas gliadinas e gluteninas, principais proteínas de reserva existente nas farinhas. As gluteninas do tipo LMW-GS são codificadas pelo locus Glu-B3, com vários alelos, sendo que a presença do alelo LMW-2 está diretamente associado a boa propriedade física do glúten para fabricação de pasta, enquanto que LMW-1 com a pior qualidade. Primers específicos para esse alelos tem sido propostos e o objetivo desse projeto consistiu em avaliar a utilização de reação de amplificação com esses primers para caracterizar a composição gênica das cultivares e linhagens em avaliação no programa de melhoramento de trigo durum do IAC, em associação à caracterização proteica e de propriedades tecnológicas.

A maioria das variedades comerciais de banana (Musa spp.) é triplóide, sendo quase completamente estéreis, desenvolvendo frutos por partenocarpia, e só podendo ser propagadas assexuadamente. O sistema convencional de propagação de banana utiliza o plantio de mudas derivadas de rizomas, que apresentam o risco de introdução de pragas e doenças. O cultivo in vitro permite a rápida multiplicação de propágulos, produzindo mudas de alta qualidade e sadias, com aplicação tanto no cultivo comercial, como no melhoramento genético, conservação e intercâmbio de germoplasma. Uma das limitações da propagação in vitro consiste no aparecimento de plantas que não correspondem à planta original, denominadas de variantes somaclonais. Entre os principais tipos de variantes somaclonais em banana, o nanismo chega a representar até 80% dos casos. A detecção precoce de variantes somaclonais permitiria ajudar na elucidação das causas do fenômeno em Musa, possibilitando a manipulação dos fatores causadores, para minimizar a ocorrência para conservação de germoplasma in vitro ou na micropropagação comercial, ou para maximizar a variabilidade para identificar mutantes favoráveis. Marcadores moleculares apresentam um grande potencial na identificação precoce de variantes somaclonais, pois permitem a análise em escala. Os objetivos desse projeto foram identificar polimorfismos moleculares através de marcadores AFLP (Amplified Fragment Length Polymorphism) e ensaios de polimorfismo amplificado sensível à metilação (MSAP - Methylation Sensitive Amplified Polymorphism), que trata-se de uma derivação do AFLP que utiliza duas enzimas isosquisômeras com sensibilidade diferencial para digestão de seqüências metiladas, empregando gel de poliacrilamida desnaturante e coloração com prata; e avaliar a estabilidade dos marcadores identificados em diversos variantes de porte baixo.

A importância da conservação genética das espécies de Theobroma reside no seu uso potencial como reservatório de genes para Theobroma cacao, a espécie de maior importância econômica do gênero, além do potencial de desenvolvimento de novos produtos. O perfil de ácidos graxos das sementes das várias espécies revelam o potencial de uso destas espécies na indústria de óleos, e no estudo da síntese de lipídios de reserva e mecanismos que regulam a composição de ácidos graxos. A utilização de proteínas de reserva da semente como indicador de diversidade e filogenia, associa-se à importância desse componente no desenvolvimento do sabor característico associado ao chocolate. O objetivo deste projeto consiste em estabelecer as relações filogenéticas entre as espécies dos gêneros Theobroma e Herrania, com ênfase à espécies brasileiras, empregando seqüências da região ITS2 do rDNA e do gene do inibidor de tripsina; e estudo das relações genéticas baseado na análise de RAPD, e perfil de proteínas totais, ácidos graxos e triglicerídeos da gordura das sementes.

O desenvolvimento de mapas genômicos, baseados em marcadores moleculares, tem possibilitado a identificação e localização de fatores genéticos associados com características qualitativas e quantitativas (?quantitative trait loci?, QTL). No feijoeiro (Phaseolus vulgaris L.), assim como noutros vegetais, a distribuição de genes únicos de resistência, e de vários QTLs associados à resistência a vários patógenos e simbiontes, não possui uma distribuição aleatória no genoma, mas sim, tem sido encontrados em grupos (?clusters?), indicando que certas regiões genômicas são as principais responsáveis pela resistência à vários patógenos, isolados de um mesmo patógeno e mesmo da expressão de resistência em vários órgãos e condições ambientais para um mesmo patógeno. Considerando a similaridade entre a infecção por simbiontes fixadores de nitrogênio (Rhizobium) e por bactérias patogênicas, iniciou-se o mapeamento dos fatores genéticos controlando as interações bactérias-feijoeiro. Uma região genômica do grupo de ligação D7, identificada no laboratório do prof. Paul Gepts, por ocasião do pós-doutoramento da Dra. Siu Mui Tsai, apresentou efeito pleiotrópico para capacidade de nodulação por Rhizobium tropici, e resistência à X. campestris pv. phaseoli (crestamento bacteriano comum), sob alta e baixa concentração de nitrogênio, independente de geração utilizada, explicando, consistentemente, uma maior proporção da variação fenotípica para aquelas características (Nodari et al., 1993). Dando continuidade a essa linha de pesquisa no laboratório de Biologia Celular e Molecular do CENA-USP, Piracicaba, essa mesma região do grupo de ligação D7 foi identificada associada à resistência a um outro isolado de X. campestris pv. phaseoli (var. fusca), além de estar associada à resistência a uma outra bacteriose (?fogo selvagem?), causada pelo patógeno Pseudomonas syringae pv. tabaci (Tsai et al., 1997; Souza, 1997; Boscariol et al., 1998). O presente projeto pretende ampliar o mapeamento

O banco de germoplasma de cacaueiro da Estação de Recursos Genéticos de Cacau, Marituba, PA resulta da coleção sistemática de amostras representativas da variabilidade genética das populações existentes na Amazônia brasileira. O objetivo desse trabalho consistiu em determinar as relações e diversidade genética entre genótipos de cacau contrastantes para resistência de campo à vassoura-de-bruxa (20 resistentes; 10 susceptíveis), coletados originalmente em várias bacias hidrográficas na Amazônia, além de 2 controles externos susceptíveis (Bahia e Costa Rica) e 2 considerados resistentes (SCA6 e SCA12 do Peru). Dos 26 primers testados, 19 amplificaram um total de 163 fragmentos com boa resolução e repetibilidade. A similaridade genética média entre todos os genótipos foi de 85,3%. Todos os genótipos analisados diferiram significativamente entre si. A análise de ?bootstrap? indicou essencialmente a ocorrência de uma variação contínua entre genótipos heterogêneos, não ocorrendo nenhuma subdivisão em grupos significativamente diferentes. Dentro desse contínuo, apenas alguns genótipos puderam ser estatisticamente separados, tais como SCA 6 e SCA 12, que foram significativamente mais similares entre eles, do que em relação aos outros genótipos. Houve uma tendência dos genótipos agruparem de acordo com suas origens geográficas, com genótipos coletados próximos apresentando uma maior similaridade entre si. O fenograma pode ser subdividido arbitrariamente em dois grandes grupos. O primeiro grupo, com 11 genótipos resistentes, incluiu todos os genótipos coletados originariamente no Acre (rios Chandless, Acre, e Iaco), com uma exceção, além de 2 genótipos do rio Solimões, e dos próprios SCA6 e SCA12 (rio Ucayali, Peru). Esse grupo apresentou a maior diversidade genética. O segundo grupo continha 16 genótipos resistentes e 7 susceptíveis, incluindo principalmente, genótipos ?domesticados? de Belém e Alenquer, PA; da Bahia; e da Costa Rica. Os resultados demonstram a diversidad

A importância da conservação genética de Theobroma reside no uso potencial das espécies como reservatório de genes para T. cacao (a espécie de maior importância econômica do gênero), bem como no potencial de desenvolvimento de novos produtos a partir de outras espécies de Theobroma. Como exemplo, o perfil de ácidos graxos das sementes entre as várias espécies indicam que os membros podem ser diferenciados de acordo com a expressão diferenciada de rotas metabólicas de insaturação e elongamento das cadeias de ácidos graxos, e portanto com uso potencial na indústria e/ou estudo da síntese de lipídios de reserva e mecanismos que regulam a composição de ácidos graxos (Carpenter et al., 1994). Do mesmo modo, os alcalóides do tipo purina (cafeína e teobromina) não foram detectados nas sementes de outras espécies de Theobroma, à exceção de T. cacao, apenas sendo detectado o alcalóide tetrametil urato. A recente preocupação médica no consumo excessivo de cafeína favorece o desenvolvimento de novos produtos sem esse alcalóides. A utilização de proteínas de reserva de semente como indicador de diversidade e filogenia, associa-se a importância desse componente no desenvolvimento do sabor (?flavor?) característico associado ao chocolate (Voigt et al., 1995). As sementes de Theobroma são recalcitrantes, não tolerando temperaturas baixas e dessecamento, inviabilizando a preservação de recursos genéticos ex situ de modo convencional. A preservação de germoplasma deve ser feita através de repositórios ativos de germoplasma ex situ e/ou in situ, que, quando propriamente manejada pode preservar o potencial evolutivo da espécie (Debouck, 1993). Portanto, o método de escolha para preservação de recursos genéticos de Theobroma a longo prazo deve ser baseada em conservação in situ. No entanto, a exata distribuição e as origens das espécies desse gênero são totalmente desconhecidas, e o risco de perdas de certas populações não é reconhecido. A avaliação da diversidade genética das