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Please use this identifier to cite or link to this item: http://repositorio.unb.br/handle/10482/44161
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Title: Prospecção de genes e moléculas visando a resistência a Pseudocercospora musae e tolerância ao déficit hídrico em Musa spp.
Authors: Oliveira, Guilherme Henrique Moss Barreto Corrêa de
Orientador(es):: Miller, Robert Neil Gerard
Assunto:: Musa spp.
Banana - genética
Melhoramento genético
Estresse hídrico
Issue Date: 8-Jul-2022
Citation: OLIVEIRA, Guilherme Henrique Moss Barreto Corrêa de. Prospecção de genes e moléculas visando a resistência a Pseudocercospora musae e tolerância ao déficit hídrico em Musa spp. 2022. [112] f., il. Dissertação (Mestrado em Biologia Molecular) — Universidade de Brasília, Brasília, 2022.
Abstract: Musa spp. (Banana) são consumidas ao redor do mundo e com grande importância econômica, principalmente na Ásia e nas Américas, seus maiores produtores. O Brasil foi, em 2018, o 4° maior produtor de tal cultura no mundo, com 6,7 milhões de toneladas. Tal produção encontra entraves na sua cultura devido a problemas fitossanitários, dentre eles, os fungos destacam-se. O gênero Pseudocercospora, agente etiológico da Sigatoka Negra e Sigatoka Amarela, causadas, respectivamente, pelos patógenos P. fijiensis e P. musae, é um dos principais agentes prejudiciais ao cultivo de bananeiras no Brasil, provocando redução de até 50% da produção. Fatores abióticos também possuem um grande impacto na produção anual de banana, podendo causar reduções de mais de 50%. A seca se destaca por afetar um terço de toda terra agricultável, sendo um dos maiores obstáculos para a agricultura global. Melhoramento genético de Musa é apropriado para o desenvolvimento tanto de genótipos resistentes a estresses bióticos como de genótipos tolerantes a estresses abióticos. A reprodução convencional de Musa é limitada pelo fato de a cultura ser estéril. Contudo, técnicas moleculares possibilitam um rápido acesso a informações genéticas quanto a resistência contra patógenos ou tolerância à seca presentes em genótipos selvagens, facilitando o entendimento dos mecanismos que podem depois ser integrados aos genomas de cultivares comerciais. O objetivo geral deste trabalho foi prospectar e caracterizar genes e moléculas envolvidas na resistência a P. musae e tolerância à seca em genótipo híbrido de Musa BRS Princesa. Para tanto, foram sequenciadas amostras de RNA total foliar de tratamentos controle não estressado, déficit hídrico, infecção por P. musae e coestresse para obter-se os transcriptomas globais e os genes diferencialmente expressos (DEGs) durante cada condição. O RNA-seq de BRS Princesa foi realizado via Illumina Novaseq 6000, com uma média de 25.400 genes mapeados ao genoma de referência de M. acuminata ssp. malaccensis var. DH-Pahang. Analisando com técnicas de bioinformática, 2.397 genes diferencialmente expressos (DEGs) foram identificados em relação ao controle não estressado, sendo 933 DEGs referentes ao estresse abiótico, 901 DEGs referentes ao estresse biótico e 563 DEGs referentes ao coestresse. Dentre os DEGs mais importantes pode-se listar, como principais, genes ligados a fotossíntese e estresse osmótico no estresse abiótico; genes ligados a fitormônios, PTI e ETI no estresse biótico e genes ligados a fitormônios, controle osmótico e controle de ferro no coestresse. Com isso, este estudo contribui para a elucidação dos mecanismos de resistência a estresses bióticos e abióticos em Musa e beneficiará futuros programas de melhoramento da espécie para a geração de novos genótipos.
Abstract: Musa spp. is an important fruit crop globally, with considerable socio-economic impact, especially in Asia and the Americas, which are the greatest producers. In 2018, Brazil was the fourth greatest producer globally, reaching 6.7 million tons annually. Production is severely affected by certain phytosanitary problems, especially fungi. The genus Pseudocercospora, responsible for Black Sigatoka and Yellow Sigatoka, caused, respectively by P. fijiensis and P. musae, is one of the major constraints to banana production, with these leaf pathogens causing reduction of up to 50% in fruit yield. Abiotic factors also have a great impact on annual yield in affected areas, also potentially causing a reduction of up to 50% in yield. Drought is highlighted because it affects one third of all arable land, being one of the major global agricultural obstacles in the 21st Century. Genetic modification of Musa is appropriate for development of genotypes resistant to both biotic stresses and abiotic stresses. Although conventional reproduction of Musa is limited due to crop sterility, molecular techniques offer rapid access to the genetic information and mechanisms involved in pathogen resistance and drought tolerance in wild genotypes, appropriate for introgression into commercial cultivar crop genomes The objective of this study was to prospect and characterize genes and molecules involved in resistance to P. musae and tolerance to drought in the tolerant hybrid genotype Musa BRS Princesa. For this, leaf RNA samples were sequenced in four different treatments, namely control, water deficit, P. musae infection and cross-stress, to obtain global transcriptomes and identification of the differentially expressed genes (DEGs) in each condition. RNA-seq was conducted on leaf RNA samples from each treatment in BRS Princesa using Illumina Novaseq 6000 technology, with an average of 25,400 genes mapped for each treatment against the reference M. acuminata spp. malaccensis var. DH-Pahang genome. Following bioinformatic analysis, a total of 2,397 genes were identified as differentially expressed in relation to non-stressed controls. These comprised 933 DEGs expressed during abiotic stress, 901 DEGs during biotic stress and 563 DEGs during cross-stress with simultaneous biotic and abiotic stresses. Among the more relevant DEGs are genes related to photosynthesis and osmotic stress during abiotic stress, genes related to phytohormones, PTI and ETI during biotic stress and genes related to phytohormones, osmotic control and iron control during cross-stress. In conclusion, this study contributes to the elucidation of mechanisms involved in resistance to biotic and abiotic stresses in Musa and will benefit genetic improvement programs for the development of new and improved genotypes.
Description: Dissertação (mestrado) — Universidade de Brasília, Instituto de Ciências Biológicas, Instituto de Ciências Biológicas, Departamento de Biologia Molecular, 2022.
Licença:: A concessão da licença deste item refere-se ao termo de autorização impresso assinado pelo autor com as seguintes condições: Na qualidade de titular dos direitos de autor da publicação, autorizo a Universidade de Brasília e o IBICT a disponibilizar por meio dos sites www.bce.unb.br, www.ibict.br, http://hercules.vtls.com/cgi-bin/ndltd/chameleon?lng=pt&skin=ndltd sem ressarcimento dos direitos autorais, de acordo com a Lei nº 9610/98, o texto integral da obra disponibilizada, conforme permissões assinaladas, para fins de leitura, impressão e/ou download, a título de divulgação da produção científica brasileira, a partir desta data.
Agência financiadora: Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq).
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