A biotecnologia vegetal aliada aos métodos de melhoramento clássico oferecem muitas aplicações e vantagens no estudo e na produção de plantas com características agronomicamente favoráveis, como resistência a pragas, tolerância a estresses abióticos, aumento no valor nutritivo, resistência a pesticidas, dentre outros. Essas aplicações oferecem grandes benefícios para a indústria alimentícia, consumidor, meio ambiente e para o produtor, gerando maior qualidade e rendimento nas safras.
Na última década, grandes avanços foram alcançados na compreensão do genoma de amendoim, mesmo sem a disponibilização da sequência genômica completa. Somando-se às análises citogenéticas (Seijo et al., 2004; 2007), várias ferramentas foram construídas para auxiliar os estudos envolvendo amendoim, como o desenvolvimento de mapas genéticos utilizando espécies silvestres (Halward et al., 1993; Garcia et al., 2005; Burow et al., 2001; Moretzsohn et al., 2005; 2009; Leal-Bertioli et al., 2009; Foncéka et al., 2009) e cultivada (Herselman et al., 2004; Varshney et al., 2009; Hong et al., 2010; Khedikar et al., 2010; Gautami et al., 2012; Qin et al., 2012), dentre outros. Esses estudos possibilitaram a comparação entre os mapas diploides e tetraploides, evidenciando a sintenia entre os genomas A e B de Arachis e a constatação da ocorrência de poucos rearranjos cromossômicos. Um grande número de marcadores também foi desenvolvido para o amendoim nos últimos anos, sendo que alguns deles estão associados à resistência à ferrugem e mancha preta (Mace et al., 2006) e à queima-de-Sclerotinia (Chenault et al., 2009), por exemplo.
Estudos envolvendo o mapeamento comparativo entre Arachis e outras leguminosas- modelo também já foram realizados. Em 2008, Hougaard e colaboradores utilizaram marcadores âncoras desenvolvidos para leguminosas para verificar a sintenia entre as espécies Phaseolus vulgaris, Lotus japonicus, Medicago truncatula e Arachis. O alto nível de sintenia entre Arachis, Lotus e Medicago também foi verificado a partir de outro estudo desenvolvido por Bertioli et al. (2009), constatando que a presença de TEs e a sintenia observada entre esses genomas apresentaram uma correlação negativa e mostrando que regiões evolutivamente mais conservadas tendem a apresentar baixa densidade de TEs, ao passo que regiões variáveis tendem a apresentar maior densidade de TEs.
A avaliação da expressão de genes em determinadas situações de estresse também tem produzido resultados significativos em amendoim, auxiliando a entender algumas vias de regulação, além de respostas aos mais variados processos biológicos (Zhang et al., 2012; Feng et al., 2012; Wu et al., 2013; Yin et al., 2013). Outros estudos envolveram a identificação de genes responsivos especificamente ao estresse hídrico no transcriptoma de amendoim (Guo et al., 2006; Govind et al., 2009; Kottapalli et al., 2009; Guimarães et al., 2012) ou estresse biótico (Proite et al., 2007; Guimarães et al., 2010).
Outra ferramenta amplamente utilizada no melhoramento de plantas é a transformação genética. A primeira planta transgênica de amendoim foi obtida por Ozias-Akins e colaboradores (1993). Mais tarde, plantas geneticamente modificadas de amendoim expressando o gene do nucleocapsídio de TSWV (Tomato Spotted Wilt Virus) apresentaram
altos níveis de tolerância à infecção pelo vírus (Yang et al., 2004). Plantas de amendoim contendo o gene da defensina de mostarda também exibiram tolerância aos fungos causadores de cercosporioses (Anuradha et al., 2008). Em outro caso, plantas expressando o gene cry1EC de Bacillus thuringiensis exibiram resistência a Spodoptera litura (Keshavareddy et al., 2013). Em outro estudo desenvolvido por Qiao et al. (2014), que descreve a clonagem e a transformação genética do gene da β-1,3-glucanase em plantas de amendoim, as plantas transgênicas produzidas apresentaram mais resistência ao fungo que causa a mancha preta.
Nos últimos anos, três bibliotecas BAC foram construídas para o gênero Arachis, uma para o amendoim, A. hypogaea, com genoma AABB (Yüksel & Paterson, 2005) e outras duas para as prováveis espécies progenitoras do amendoim A. duranensis (genoma A) e A. ipaënsis (genoma B) (Guimarães et al., 2008). Essas bibliotecas são consideradas fundamentais na construção de mapas físicos e no isolamento de sequências de interesse. Clones BAC derivados da biblioteca de A. duranensis já forneceram dados importantes acerca do conteúdo repetitivo de Arachis (Nielen et al., 2010; 2012).
Recentemente, em abril de 2014, foi divulgado o sequenciamento dos genomas dos progenitores do amendoim, A. duranensis e A. ipaënsis, resultado do esforço de um grande grupo de cientistas dos Estados Unidos, China, Brasil, India e Israel. A Iniciativa Internacional do Genoma do Amendoim (IPGI) reuniu cientistas com os objetivos de sequenciar o genoma, caracterizar a variação genética e fenotípica do amendoim cultivado e seus parentes silvestres e desenvolver ferramentas genômicas para o melhoramento do amendoim. O sequenciamento inicial foi realizado pelo BGI, Shenzen, China. A montagem foi feita no BGI, USDA- ARS, Ames - IA e UC Davis, CA. O projeto foi viabilizado pelo financiamento fornecido pela indústria de amendoim através da Peanut Foundation, pela MARS Inc., três Academias chinesas, dentre outras (http://www.peanutbioscience.com).
Além de servirem como arcabouço para a montagem do genoma do amendoim cultivado, o sequenciamento das espécies silvestres progenitoras também possibilitará decifrar as alterações genômicas que levaram à domesticação do amendoim, marcada por aumentos no tamanho das sementes e mudanças no hábito de crescimento da planta. As sequências genômicas e informações adicionais estão disponíveis em http://peanutbase.org/files/genomes/.
Objetivo Geral
Analisar os conteúdos repetitivo e gênico nos genomas dos parentais silvestres diploides do amendoim, Arachis duranensis (genoma A) e Arachis ipaënsis (genoma B), e sua distribuição nos cromossomos dos subgenomas A e B do amendoim tetraploide (AABB) por meio de ferramentas de bioinformática e hibridização in situ por fluorescência (FISH), bem como identificar genes de interesse pela utilização de pools de BAC.
Objetivos específicos:
• Identificar novas sequências de retrotransposons LTR em clones da biblioteca BAC e no genoma de A. duranensis (genoma A);
• Identificar novas sequências de retrotransposons LTR no genoma de A. ipaënsis (genoma B);
• Classificar os retrotransposons LTR em famílias e superfamílias;
• Estimar a frequência gênica e a data de transposição das famílias de retrotransposons LTR nos genomas de A. duranensis e A. ipaënsis;
• Avaliar a distribuição de algumas famílias de retrotransposons LTR em cromossomos A e B de amendoim;
• Comparar conteúdos repetitivo e gênico em regiões homeólogas dos genomas A e B das espécies silvestres e A. hypogaea;