Análise do transcriptoma de Rhizophora mangle : adaptações de árvores extremófilas em um cenário de mudanças climática = Analysis of the Rhizophora mangle's transcriptome: adaptations to extremophilic trees within a scenario of climate changes

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Bajay, Stephanie Karenina, 1989-
Data de Publicação: 2017
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
Texto Completo: https://hdl.handle.net/20.500.12733/1636805
Resumo: Orientadores: Anete Pereira de Souza, Marcelo Mendes Brandão
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No litoral Brasileiro, a composição arbórea dos manguezais é restrita a apenas seis espécies evolutivamente adaptadas à complexidade funcional destes ecossistemas. Rhizophora mangle é uma das espécies mais abundantes deste ecossistema na costa Atlântica do litoral Americano. Estudos com marcadores microssatélites neutros na espécie apontaram uma forte estruturação populacional que divide a espécie em dois grandes grupos no Brasil: um ao norte e outro ao sul do Rio Grande do Norte. O estudo genômico de R. mangle pode fornecer um acréscimo às informações já existentes sobre mecanismos que influenciam na distribuição da diversidade e nas respostas adaptativas desta planta ao ambiente que ocupa. Apesar de ser conhecida a importância dos manguezais na estabilidade geomórfológica da linha de costa, na preservação da biodiversidade e na manutenção dos seus serviços ecossitêmicos, estes ecossistemas estão constantemente ameaçados pelas ações antrópicas e pelas mudanças climáticas globais (MCG). A capacidade de adaptação e regeneração das espécies verdadeiras de mangue face às perturbações e mudanças nas condições ambientais é dependente, além das características físico-ambientais de cada ambiente de mangue, das adaptações fenotípicas e genotípicas em resposta as condições ambientais. Este projeto propõe o sequenciamento do transcriptoma e elaboração do perfil de expressão gênica de indivíduos que caracterizem populações naturais de R. mangle nos extremo sul e norte da sua ocorrência na costa brasileira. Este estudo visa compreender como diferentes pressões seletivas associadas às MCG podem afetar os padrões e níveis da expressão gênica em populações naturais de R. mangle, permitindo a elaboração de melhores estratégias para conservação e manejo dos recursos genéticos de R. mangle e de seus habitats. Utilizando os dados do sequenciamento pela técnica de RNA-seq de R. mangle, foram testadas montagens de novo com três software de montagem, CLC, Trinity e Mira. A montagem final do transcriptoma foi gerada a partir da união entre a montagem gerada pelo Mira e pelo Trinity, mantendo os transcritos comuns e hibridando os transcritos únicos de cada montagem. Desta forma, foi possível obter melhores métricas de montagem. Um total de 50.379.733 reads paired-end foram utilizadas para a montagem de novo de R. mangle em 72.054 unigenes com N50 de 1350 pb. Um total de 34% de contigs/unigenes foram anotados no banco de dados Swiss-Prot e 43,86% de contigs/unigenes anotados no Non-Redundant Protein Database (NR) do National Center for Biotechnology Information (NCBI). Foram identificadas 22.669 ORFs completas nos transcritos de R. mangle e um total de 18.888 contigs forneceu informações de domínios e famílias de sequências de proteínas identificadas pela ferramenta InterProScan. Foram também identificadas 11.751 repetições de sequências simples (SSRs) e 46.508 variantes SNPs no alinhamento das reads das amostras de Santa Catarina e 87.813 SNPs nas reads das amostras do Pará. Dentre as variantes SNPs detectadas, 20.741 foram comuns entre ambas populações. Através da anotação funcional por termos de ontologia gênica (GO), foram identificados 159 termos em " response to stress", que podem estar associados ao ambiente ostil que R. mangle habita. Para a validação dos resultados do sequenciamento e das análises de bioinformática, 11 genes diferencialmente expressos foram selecionados para validação em RT-PCR (PCR em tempo real), confirmando os resultados de análise de abundância de reads do RSEMAbstract: Mangroves are extremely important ecosystems in terms of aquatic and terrestrial biodiversity, with peculiarities in terms of the characteristics and composition of their habitats, being considered an extreme environment for the survival of vascular plants. In the Brazilian littoral, the arboreal composition of the mangroves is restricted to only six species evolutionarily adapted to the functional complexity of these ecosystems. Rhizophora mangle is one of the most abundant species of this ecosystem on the Atlantic coast of the American coast. Studies with neutral microsatellite markers in the species pointed to a strong population structure that divides the species into two large groups in Brazil: one to the north and one to the south of Rio Grande do Norte. The genomic study of R. mangle can provide an addition to existing information on mechanisms that influence the distribution of diversity and the adaptive responses of this plant to the environment it occupies. Although the importance of mangroves in the geomorphic stability of the coastline, the preservation of biodiversity and the maintenance of their ecosystem services are well known, these ecosystems are constantly threatened by anthropic actions and global climate change (GCM). The adaptability and regeneration capacity of the true mangrove species in the face of disturbances and changes in environmental conditions is dependent, in addition to the physical and environmental characteristics of each mangrove environment, of phenotypic and genotypic adaptations in response to environmental conditions. This project proposes the sequencing of the transcriptome and elaboration of the gene expression profile of individuals that characterize natural populations of R. mangle in the extreme south and north of its occurrence in the Brazilian coast. This study aims to understand how different selective pressures associated to MCGs can affect the patterns and levels of gene expression in natural populations of R. mangle, allowing the elaboration of better strategies for conservation and management of R. mangle genetic resources and their habitats. Using the sequencing data by the R. mangle RNA-seq technique, new assemblies were tested with three assembly software, CLC, Trinity and Mira. The final assembly of the transcriptome was generated from the union between the assembly generated by Mira and Trinity, keeping the common transcripts and hybridizing the unique transcripts of each assembly. In this way, it was possible to obtain better assembly metrics. A total of 50,379,733 paired-end reads were used for reassembly of R. mangle in 72,054 unigenes with a N50 of 1350 bp. A total of 34% of contigs / unigenes were annotated in the Swiss-Prot database and 43.86% of contigs / unigenes annotated in the National Center for Biotechnology Information (NCBI) Non-Redundant Protein Database (NR). A total of 22,669 ORFs were identified in R. mangle transcripts and a total of 18,888 contigs provided information on domains and families of protein sequences identified by the InterProScan tool. We also identified 11,751 single sequence repeats (SSRs) and 46,508 SNPs in the alignment of the reads of the Santa Catarina samples and 87,813 SNPs in the reads of the Pará samples. Among the SNP variants detected, 20,741 were common between both populations. Through the functional annotation by terms of gene ontology (GO), we identified 159 terms in "response to stress", which may be associated with the osteous environment that R. mangle inhabits. For the validation of sequencing results and bioinformatics analyzes, 11 differentially expressed genes were selected for validation in RT-PCR (real-time PCR), confirming the results of analysis of abundance of RSEM readsMestradoGenética Vegetal e MelhoramentoMestra em Genética e Biologia MolecularFAPESP2014/11426-1CAPES23038010030/2013-25[s.n.]Souza, Anete Pereira de, 1962-Brandão, Marcelo Mendes, 1974-Vicentini, RenatoFujita, AndréUniversidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Instituto de BiologiaPrograma de Pós-Graduação em Genética e Biologia MolecularUNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINASBajay, Stephanie Karenina, 1989-20172017-06-05T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdf1 recurso online (115 p.) : il., digital, arquivo PDF.https://hdl.handle.net/20.500.12733/1636805BAJAY, Stephanie Karenina. Análise do transcriptoma de Rhizophora mangle: adaptações de árvores extremófilas em um cenário de mudanças climática = Analysis of the Rhizophora mangle's transcriptome: adaptations to extremophilic trees within a scenario of climate changes. 2017. 1 recurso online (115 p.) Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia, Campinas, SP. Disponível em: https://hdl.handle.net/20.500.12733/1636805. 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