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Biblioteca genômica da cana

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A importância econômica da cana-de-açúcar, não só no Brasil, mas em outros países como os EUA, por exemplo, tem estimulado um número cada vez maior de pesquisas sobre as suas características agronômicas, industriais, entre outras. Essa tendência vem sendo acompanhada e divulgada pela Biotec AHG.

Recentemente, o artigo publicado na edição do dia 23 de abril da Bio Med Central Research Notes, de autoria conjunta entre pesquisadores brasileiros do Centro de Biologia Molecular e Engenharia Genética (CBMEG) e do Departamento de Genética e Evolução do Instituto de Biologia (IB) da Unicamp, da Embrapa Informática na Agricultura, e de norte-americanos do Instituto de Genômica da Universidade do Arizona, em Tucson (EUA), busca esclarecer um possível parentesco evolucionário  entre os genomas da cana-de-açúcar, do sorgo e do milho.

O maior entrave para o estudo genômico das variedades comerciais de cana é a poliploidia, a qual deriva da sua interespecificidade originada do cruzamento entre as espécies Saccharum officinarum e Saccharum spontaneum. S. officinarum. No intuito de minimizar essa dificuldade, a equipe de pesquisadores construiu uma biblioteca genômica contendo Cromossomos Artificiais de Bactérias (da sigla em inglês BAC), para o sequenciamento do genoma de uma variedade comercial de cana.

Uma biblioteca (banco) de DNA consiste em todas as moléculas recombinantes que foram geradas pela ligação do DNA do organismo de interesse, previamente fragmentado, em um vetor que pode ser um plasmídeo, um fago ou um cosmídeo. Na classe dos plasmídeos encontra-se o BAC, que foi utilizado na pesquisa da cana, e que há muito vem sendo utilizado na construção de bancos de genes de organismos com genomas complexos, graças à sua alta eficiência de clonagem, fácil manipulação e estabilidade do fragmento clonado.

O DNA utilizado na construção da biblioteca BAC, denominada pela equipe de SS_SBa, foi isolado da variedade de cana SP80-3280, que se destaca pelo alto teor de sacarose e produtividade, além de outras características agronômicas. A biblioteca construída pelos pesquisadores continha 36.864 clones com um espaço de inserção médio de 125 kb (kilo bases), em que 88% deles continham insertos (segmento do DNA da cana) com tamanhos maiores que 90 kb. Por intermédio desse banco de DNA, foi possível cobrir de 5-6 vezes o genoma monoplóide da cana.

Ao realizarem uma BESs (Bidirectional BAC end sequencing), ou seja, um sequenciamento bidirecional final do inserto do DNA da cana, com o auxílio de sítios de priming universal no vetor de clonagem, os cientistas descobriram que 45% dos nucleotídeos totais do BES representam elementos repetitivos, sendo que 83% deles pertencem a retrotransposons LTR. Por meio do alinhamento de BACs correspondentes a 42 BACs para a sequência genômica de 10 cromossomos, foi possível mostrar a existência de regiões de microsintenia – dois ou mais genes no mesmo cromossomo – com expansões e contrações de regiões do genoma dessa espécie, que estão relacionadas aos clones BAC da cana. As expansões do genoma do sorgo foram em média 29%, em relação ao mesmo fenômeno nos BAC sintéticos da cana.

Os resultados mostraram que a construção da biblioteca genômica da cana pode ser uma ferramenta eficiente para o sequêncimento do DNA dessa espécie. Outras análises, como o tamanho do inserto, capacidade de cobertura do genoma e os alinhamentos ortólogos com o genoma do sorgo, mostrou que a SS_SBa conseguiu cobrir o genoma completo. Em relação a expansão, a comparação entre as regiões sintênicas do sorgo e de 42 pares de SS_SBa BES, mostraram que o genoma do sorgo é expandido em relação ao cana.

Os dados obtidos mostram que há uma correspondência dos trechos clonados do genoma da cana-de-açúcar, denotando um possível parentesco.

14/05/2012
Arlei Maturano - Equipe Biotec AHG
 

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