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Princípio científico e análises genéticas utilizando
marcadores molecularesFábio Gelape Faleiro
Cerrados
• Por que estudar o DNA?
• Infra-estrutura necessária para análises do DNA
• Diferentes tipos de marcadores moleculares
• Infra-estrutura da Embrapa Cerrados
• Principais aplicações
Cerrados
• Por que estudar o DNA?
• Infra-estrutura necessária para análises do DNA
• Diferentes tipos de marcadores moleculares
• Infra-estrutura da Embrapa Cerrados
• Principais aplicações
Cerrados
Por que estudar o DNA?
• Onde está o DNA?
• Função biológica do DNA
• Interação genótipo x ambiente
• Clonagem animal e vegetal
• Propagação vegetativa e seminal
• Contribuições da tecnologia
Cerrados
Onde está o DNA?
Met
Glu
Asp
Gly
Ser
Met
Met
Lys
Estrutural
Enzimática
ATGGAAGATGGTTCTATGAAAATG
DNA
AUGGAAGAUGGUUCUAUGAAAAUG
RNAm
Função biológica do DNA
RNA PROTEÍNAS
FENÓTIPO
AMBIENTE
Clonagem vegetal X Clonagem animal
mandioca citrus manga
Ovelha Dolly Bezerra Vitória
Propagação vegetativa
estaquiaestaquia enxertiaenxertia
Propagação sexuadaX
pólen
produtivaprodutiva
resistenteresistente
ResistenteResistenteee
produtivaprodutiva
DNA
informação genética responsável por todas as características de
um determinado indivíduo
Cerrados
Informações úteis
MARCADORES MOLECULARES
RAPD
Microssatélites
AFLP
PROJETO GENOMA
Contribuições das análises do DNA
Dados obtidos
CODIFICADOS
Cerrados
DiversidadeGenética
AgrupamentoAgrupamento
Grupo Indivíduos
< 1 > D< 2 >
E CA B
AnáliseAnáliseEstatísticaEstatística
A B C D E
0 1 1 1 01 0 0 0 00 0 1 1 10 1 0 0 01 1 0 1 11 0 0 0 00 0 0 1 11 1 0 0 01 1 1 1 1
Matriz de dadosMatriz de dados
DendrogramaDendrogramaABCD
E
Distância GenéticaDistância Genética
A B C D EABCDE
-0.440.670.670.56
--
0.440.440.56
---
0.220.33
----
0.11
-----
Projeção no PlanoProjeção no Plano
AA BB CC DD EE
GelGel
Softwares
Genes Statistica
SPSS NTSYS
Mapeamento genético
F1
. . .
x
P1 X P2
Resistente Suscetível
Softwares
Joinmap
JUMP/SAS
GQMol
QTLCartographer
1 2 3 4 5
Seqüências6
Unidade de tempo
Unidade de distância4
32
56 1
156423
tempo
Análises filogenéticas
• Por que estudar o DNA?
• Infra-estrutura necessária para análises do DNA
• Diferentes tipos de marcadores moleculares
• Infra-estrutura da Embrapa Cerrados
• Principais aplicações
Cerrados
Extração do DNACerrados
Amplificação do DNACerrados
EletroforeseCerrados
FotodocumentaçãoCerrados
Setor de BioinformáticaCerrados
• Por que estudar o DNA?
• Infra-estrutura necessária para análises do DNA
• Diferentes tipos de marcadores moleculares
• Infra-estrutura da Embrapa Cerrados
• Principais aplicações
Cerrados
Diferentes tipos de marcadores moleculares
Isoenzimáticos RAPDMicrossatélites
AFLPRFLP
PCR sequencing
VNTRs, CAPS, DGGE, ISSR, S-SAP, IRAP, DAF, SNPs etc.
Isoenzimáticos
ETAPAS
1. Obtenção do extrato2. Eletroforese em gel de amido3. Reação enzimática
PRINCIPAL VANTAGEM
Técnica barata e acessível
PRINCIPAL DESVANTAGEM
Número reduzido de marcadores
RAPD
ETAPAS
1. Extração do DNA2. Amplificação via PCR3. Eletroforese4. Fotodocumentação
PRINCIPAL VANTAGEM
Simplicidade e rapidez
PRINCIPAL DESVANTAGEM
Marcador dominante e baixareproducibilidade
Microssatélites
ETAPAS
1. Extração do DNA2. Amplificação via PCR3. Eletroforese4. Fotodocumentação
PRINCIPAL VANTAGEMSimplicidade e rapidez,Marcador codominante ealtamente reprodutível
PRINCIPAL DESVANTAGEMNecessita o desenvolvimento de primers específicos para a espécie
em estudo
RFLP
ETAPAS
1. Extração do DNA2. Clivagem com enzimas de restrição3. Eletroforese4. Hibridização com sondas específicas5. Radioautografia
++
--
PRINCIPAL DESVANTAGEM
Envolve muitas etapas (processo lento) e necessita de bibliotecas
de sondas disponíveis
PRINCIPAL VANTAGEM
Marcador codominante e alta reproducibilidade
AFLP
ETAPAS
1. Extração do DNA2. Clivagem com enzimas de restrição3. Ligação de adaptadores específicos4. Amplificação via PCR5. Eletroforese
PRINCIPAL DESVANTAGEM
Marcador dominante, envolve muitasetapas e reagentes são muito caros
PRINCIPAL VANTAGEM
Grande número de fragmentosgerados em um único gel
Qual tipo de marcador molecular utilizar?A resposta depende:
- da infra-estrutura disponível
- dos recursos financeiros
- de recursos humanos treinados
- do nível de conhecimento da espécie
- do objetivo do trabalho
• Por que estudar o DNA?
• Infra-estrutura necessária para análises do DNA
• Diferentes tipos de marcadores moleculares
• Infra-estrutura da Embrapa Cerrados
• Principais aplicações
Cerrados
Laboratório de Genética e Biologia Molecular da Embrapa Cerrados
Cerrados
Laboratório Genética e Biologia Molecular
Laboratório Genética e Biologia Molecular
GENÔMICA
PROTEÔMICA BIOINFORMÁTICA
TRANSCRIPTÔMICA
ANÁLISES
• Por que estudar o DNA?
• Infra-estrutura necessária para análises do DNA
• Diferentes tipos de marcadores moleculares
• Infra-estrutura da Embrapa Cerrados
• Principais aplicações
Cerrados
Laboratório Genética e Biologia Molecular
MELHORAMENTOGENÉTICO
MICROBIOLOGIAAGRÍCOLA
RECURSOSGENÉTICOS
ESTRESSES BIÓTICOSE ABIÓTICOS
LINHASPESQUISA
Laboratório Genética e Biologia Molecular
MELHORAMENTOGENÉTICO
MICROBIOLOGIAAGRÍCOLA
RECURSOSGENÉTICOS
ESTRESSES BIÓTICOSE ABIÓTICOS
Laboratório Genética e Biologia Molecular
MELHORAMENTOGENÉTICO
MICROBIOLOGIAAGRÍCOLA
RECURSOSGENÉTICOS
ESTRESSES BIÓTICOSE ABIÓTICOS
LINHASPESQUISA
manga
forrageiras
seringueira
maracujá
soja
trigo
mandiocacevada
pitaya
S. macrocephala S. guianensis Arachis
Feijão guandu Panicum Capim elefante
forrageiras
Leucena
Brachiaria
Laboratório Genética e Biologia Molecular
MELHORAMENTOGENÉTICO
MICROBIOLOGIAAGRÍCOLA
RECURSOSGENÉTICOS
ESTRESSES BIÓTICOSE ABIÓTICOS
Dist MarcadorescM
SCARBA8-5605.4
OF10-10500.3SCARF10-10508.0OX11-550
8.9
fer522.4fer472.0fer560.7fer491.0fer323.5ant813.5ant735.8ant89
Diversidade genética de fitopatógenos
Mapeamento de genes de resistência
Diagnóstico Molecularde fitonematóides
Proteômica – cigarrinha das pastagens
Tolerância à seca
Fitorremediação
Laboratório Genética e Biologia Molecular
MELHORAMENTOGENÉTICO
MICROBIOLOGIAAGRÍCOLA
RECURSOSGENÉTICOS
ESTRESSES BIÓTICOSE ABIÓTICOS
Estudo da variabilidadegenética de microorganismos
do solo
Laboratório Genética e Biologia MolecularLaboratório Genética e Biologia Molecular
MELHORAMENTOMELHORAMENTOGENÉTICOGENÉTICO
MICROBIOLOGIAMICROBIOLOGIAAGRÍCOLAAGRÍCOLA
RECURSOSRECURSOSGENÉTICOSGENÉTICOS
ESTRESSES BIÓTICOSE ABIÓTICOS
Características agronômicase quantitativas
Características morfológicas
Características moleculares
Cerrados
latitude
longitude
Descritoresecológicos
Plantas nativas do Cerrado
Animais silvestres do cerrado
Papagaio BicudoArara Tucano
Ema PacaCapivara Queixada
MARCADORES MOLECULARES
QUÍMICA E FÍSICA
GENÉTICA
FISIOLOGIA
ESTATÍSTICA
PESQUISA AGROPECUÁRIA