Genômica Funcional,
Estrutural e Comparativa de
Feijão-Caupi
(Vigna unguiculata)
Um Organismo, Vários Usos
Vigna unguiculata
Alimentação Humana
•Feijão seco
•Feijão verde
(incluindo enlatados)
•Moyashi
(broto-de-feijão)
•Farinhas e outros
(biscoitos, acarajé, salgadinhos)
Matéria Prima
Forragem & Recup. Solos
•Bovinos
•Caprinos
•Ovinos
•Bio-Fertilizante
Potencial
Fonte de
Alimentação,
Emprego e
Riqueza
Propriedades gelatinizantes e
espumantes altamente valiosas
para a indústria alimentícia
Fixação de nitrogênio
Rizóbio nativo
Valor Nutritivo
  Proteínas
 Digestibilidade
 Carbohidratos
 Amino-ácidos essenciais
Uma Leguminosa Importante
Vigna unguiculata
Preços
&
Mercado
 Diversidade Morfológica
 Diversidade Genética
 Erosão Genética
 Potencial para Melhoramento
Cores e
Formas
Rusticidade & Capacidade de Adaptação
Semi
Árido
Trópico
Úmido
Rusticidade
e capacidade ímpar
de adaptação Tribais
Ambientes
Contrastantes
& Cultivares
Leguminosa Escolhida pela NASA
para Cultivo em Estacões Espaciais
Lack of Gravity &
Higher Plants
http://nasaexplores.com/show2_articlea.php?id=03-014
Leguminosa Modelo
Vigna unguiculata

Nível diplóide: 2n=22

Genoma Pequeno: ca. 450-500Mb
-1/2 soja, 1/7 ervilha, 2.700x menos que V. faba

Auto-Fecundação & Gerações Curtas
~2,5 meses  ideal para mapeamento

Transformação genética
 Biofábricas
 Bioremediação

Nível de
Novidade
Fonte de genes para melhoramento
também de outras leguminosas
Problemas e Necessidades
Vigna unguiculata & Nordeste Brasileiro
1. Produtividade
feijão-caupi
(130-500 kg/ha)
feijão comum
Phaseolus vulgaris (565-630 kg/ha)
2. Infecções Virais
Mosaico severo
Potyvirus
3. Nematóides
Perdas
Significativas!!
Meloydogyne spp.
4. Ataque de caruncho
Callosobruchus maculatus, Pós-colheita
5. Fatores abióticos
Seca, Calor, Salinidade
6. Porte, tempo de floração, cor dos grãos
A Equipe: Rede NordEST
Vigna unguiculata & Nordeste Brasileiro
I-UFPE-1 LGBV
II- UFPE-2 LGMM
Ederson Akio Kido
Recife, PE (18)
Ana M. Benko Iseppon
Coordenação Geral
Recife, PE (10)
IV-Embrapa CPAMN
Semíramis R. Ramalho
Teresina, PI (8)
Thalles Grangeiro
Fortaleza, CE (31)
V-UFPB BioMol
Demetrius A. M. Araújo
João Pessoa, PB (14)
VII-Embrapa CPATSA
VI-UFPI LIBPI
Semíramis J. H. Monte
Teresina, PI (10)
III-UFC BBM
VIII-Embrapa CENARGEN
Francisco J. Lima Aragão
Brasília, DF (01)
IX-USP ESALQ
Luiz Eduardo Aranha Camargo
Piracicaba, SP (02)
Carlos A. F. Santos
Petrolina, PE (3)
X-USP CENA
Antonio V. O. Figueira
Piracicaba, SP (01)
~130 membros*
XI- Univ. Frankfurt
Günter Kahl
Frankfurt, Alemanha (01)
Seleção
Criteriosa dos
Grupos
XII- Univ. Califórnia
Jeff Ehlers
Riverside, USA (01)
Estratégias do Projeto
Vigna unguiculata & Nordeste Brasileiro
Genoma
Expresso
Mapeamento
Genético
Interação
Complementaridade
Transformação
Genética
Bioinformática
Início Oficial do Projeto:
26/Maio/2005
Mapeamento Genético
Cruzamento Intraespecífico
V. unguiculata
Cultivar A
(Resistente)
X
V. unguiculata
Cultivar B
(Suscetível)

Linhagens Recombinantes de Autofecundação até F7-F8
Outras
características
inclusive QTLs
ca. 130 Indivíduos
Inoculação com Patógenos
Identificação de Locos de Resistência
Progênie
Testadora
P1
Dois
Cruzamentos
Principais
BR-14 Mulato x
IT-85F-2687
Cruzamentosteste com
características
equivalentes
P2
P2’
Estudos Moleculares Preliminares
Vigna unguiculata & Nordeste Brasileiro
Seleção de Parentais
DAF (DNA Amplification
Fingerprinting)
85 acessos
avaliados
V.ung.Cabeçudo
Vung Canapu
Vung S.Verde
Vung Canapu Precoce
Vung CNC0434
Vung CNCX1101
Vung CNC1115-16F
Vung CNCX1112-4F
Vung CNCX1115-18F
Vung CNCX1115-11F
Vung CNCX1115-20F
Vung CNCX1010-4F
Vung BR17-Burguês
Vung 02
Vung CNCX1114-4F
Vung. Paulista
Vung João Paulo II
Vung L351002A
Vung L539001(T16)
Vung L382002A
Vung 821Vita 6
Vung Balinha 305
Vung BR14-Mulato
Vung BR9 Longa
Vung BR17Gurg.
Vung CB-3
Vung IPEAUV 69
Vung IT82D699
Vung IT85D3850-2
• 26 primers selecionados de 262
testados
• 212 bandas polimórficas amostradas
Vung TE91195-7F
Vung TE90180-9F
Vung TE90180-6F
Vung TE90169-4F
Vung 90179-9F
Vung TE91191-8F
Vung TE867517-E2
Vung TE867556-E
Vung Istambul
Vung 73260
Vung L775011
Vung L950002
Vung Epace10
Vung L9556002
Vung S.Inácia Biv411
Vung MRC11213
Vung Manaus
Vung VCRA31
Vung Epace1
Vung Epace11
Vung Ipa201
Vung Ipa202
Vung Ipa204
Vung Ipa205
Vung Ipa206
Vung C..Amarelo
Vung VIG28/76
Vung VIG79/82
Vung VIG66/85
Vung VIG69/79
Vung L2102/98
Vung VIG42/83
Vung VIG1/78
Vung VIG58/80
Vung VIG50/80
Vung VIG71/82
Vung VIG7/7
Mapa Genético de Alta Resolução
Mínimo 600 marcadores moleculares
DAF (DNA Amplification Fingerprinting)
AFLP (Amplified Fragment Length Polymorphism)
SCAR (Sequence Characterized Amplified Region)
SSRs (Simple Sequence Repeats)
RGAs (Resistance Gene Analogs)
STMS (Sequence Tag Microsatelite Markers)
ESTs (Expressed Sequence Tags)
Marcadores em Fase de Seleção (parentais e parte da progênie F2)
Marcadores &
Possibilidades
para o
Melhoramento
Estratégia
No 1
Genoma Expresso
ESTs Expressed Sequence Tags
V. unguiculata 1
Característica A
&
V. unguiculata 2
Característica B
Tecido Escolhido

Situações I II III
Seqüenciamento
Bioinformática
78.000 ESTs
Genes
Expressos
em I
Genes
Expressos
em II
Genes
Expressos
em III
Bibliotecas Planejadas
ESTs Expressed Sequence Tags
B
I
Ó
T
I
C
O
A
B
I
Ó
T
I
C
O
Caráter
Biblioteca
Biblioteca
Biblioteca
Tecido
Seqüências
Total
Mosaico
Dourado
Resistente /
inoculado
Resistente /
não inoculado
Sensível /
inoculado
Folhas
jovens
3 x 5.000
15.000
Mosaico
Severo
Resistente /
inoculado
Resistente /
não inoculado
Sensível /
inoculado
Folhas
jovens
3 x 5.000
15.000
Salinidade
(Hidroponia)
Tolerante /
com NaCl
Tolerante /
sem NaCl
Sensível / com
NaCl
Raiz
3 x 5.000
15.000
Seca
(solo salino)
Tolerante /
solo com
deficiência
hídrica
Tolerante /
solo sem
dificiência
hídrica
Sensível / solo
com deficiência
hídrica
Planta toda
3 x 10.000
30.000
Total
65.000
Estratégia
Genoma
Expresso
No 2
SAGE Serial Analysis of Gene Expression
V. unguiculata 1
Característica A
Bibliotecas de ESTs
pré-existentes
& V. unguiculata 2
Característica B
Tecido Escolhido

Situações I
Segmento parcial do
RNAm concatenado é
seqüenciado
II
III
Seqüenciamento
Bioinformática
120.000 Tags
Genes
Expressos
em I
Genes
Expressos
em II
Genes
Expressos
em III
Genoma
Expresso
SAGE
Serial Analysis of Gene
Expression
O Método
Supersage
EcoP15I
Comparação
com EST
Bibliotecas Planejadas SAGE
Estresse Abiótico (Salinidade)
8 Bibliotecas
Cultivar
Resistente
Sensível
Tratamento (200 mM NaCl)
2,5 h
8h
com NaCl
com NaCl
sem NaCl
com NaCl
com NaCl
sem NaCl
Bibliotecas Planejadas SAGE
Estresse Biótico (Viroses)
Mosaicos de Potyvirus
(CABMV, Cowpea Aphid-Borne Mosaic Virus e
BICMV, Blackeye Cowpea Mosaic Virus)
Mosaico Severo do Caupi
(CPSMV, Cowpea Severe Mosaic Vírus)
Genótipo/tempo
30, 60, 90 min.
7h
18h
Resistente
1: inoculado
2: inoculado
3: Inoculado
Resistente controle
4: Apenas
injuriado,
não inoculado
5: Apenas
injuriado,
não inoculado
6: Apenas
injuriado,
não inoculado
Susceptível
7: inoculado
8: inoculado
9: Inoculado
Resistente
Controle não
injuriado
10: Sem injúria, sem inoculação
Andamento das Atividades
Recursos Disponíveis fim de Maio/2005
Marcadores
Moleculares
Mapeamento
& Análise de
Ligação
SAGE
Mapeamento
Genético
Genoma
Expresso
EST
Expressão
Protéica
Interação
Complementaridade
Cultivo
“In Vitro” &
Regeneração
Transformação
Genética
Transformação
Genética
Bioinformática
Pipeline
Data
Mining
Bioinformática
Plataforma para Submissão de Seqüências (Pipeline):
Bolsista de pós-doutorado
- Bolsa DCR CNPq/FACEPE
Início da montagem dos scripts das rotinas de bioinformática necessários para a
montagem da plataforma de pipeline do projeto
Apoio & Pontos de Partida:
- Plataforma do SUCEST (Prof. Arruda/USP)
- Plataformas FOREST e BEST (Prof. Aranha/USP-ESALQ)
-Convênio com LNCC (Plataforma Sabiá).
Projeto Vigna Renorbio & Rede NordEST
Treinamento de Pessoal
Nível
PG em Genética
ou PG em
Ciencias
Biológicas
Recife
PG em
Bioquímica
Fortaleza
Outras PGs
da Rede
Doutorado
3
7
-
Mestrado
3
2
2
Iniciação Científica
6
8
18
Treinamento Técnico
3
-
-
Pós-Doutorado
1
1
-
54 alunos de Graduação e PG
Recursos para Bolsas
Atividades de Integração e Treinamento da Rede NordEST
Curso 1:
Mapeamento Físico e Genético em Vegetais
Período de 15 a 29 de maio/2005
13 alunos, sendo
dois membros da rede NordEST:
Financiamento pelo
CNPq/CBAB
Nome
U
F
Instituição
Regina Lucia Ferreira Gomes
PI
Universidade Federal do Piauí, Depto.
de Biologia
Teresa Cristina S. L. Grisi
PB
Universidade Federal da Paraíba João Pessoa, Lab. Biol. Molecular
Nome
Prof. Dr. Luiz Eduardo Camargo Aranha
(USP-ESALQ)
Tercílio Calsa Júnior (CENA-USP)
Curso 2:
Técnicas Moleculares, Bioinformática e
Mapeamento Aplicadas ao Melhoramento
de Plantas
Período: 18 e 30/setembro/2005
17 alunos (Mercosul)
quatro membros da rede NordEST:
U
F
Instituição
Ângela Celis de Almeida Lopes
PI
Universidade Federal do Piauí,
Departamento de Biologia
Cândida Hermínia C. de
Magalhães Bertini
C
E
Universidade Federal do Ceará,
Depto. de Botânica
Luiz Ronaldo Nali
P
E
Universidade Federal de Pernambuco,
Departamento de Genética
Maurisrael de Moura Rocha
PI
Empresa Brasileira de Pesquisa
Obrigada!
Homepage do Programa
http://www.vigna.ufpe.br/