Análise evolutiva de genes de homeostase de ferro e de elementos repetitivos em espécies modelo

O ferro e um elemento essencial para o crescimento e desenvolvimento das plantas, envolvido em processos metabolicos essenciais, como fotossintese e respiracao. Porem, sao poucos os dados relacionando a interacao entre diferentes genotipos e ambientes. Analises comparativas entre plantas inferiores e plantas cultivadas podem possibilitar o melhor entendimento destes processos. O uso de briofitas como modelo para estudos de processos biologicos em plantas surge como uma estrategia promissora devido ao padrao relativamente simples de desenvolvimento destas plantas. O presente trabalho objetivou identificar padroes de ocorrencia de marcadores moleculares em plantas modelo, bem como inferir acerca da filogenia das familias genicas envolvidas na homoestase do ferro em plantas, possibilitando a criacao de estrategias de transferencia de informacao genomica entre especies modelo e especies orfas. Utilizando ferramentas de bioinformatica foram realizadas analises exploratorias para detectar as ocorrencias de elementos repetitivos em bancos de ESTs de onze especies de plantas. Para a validacao destes marcadores moleculares foram desenvolvidos 100 conjuntos de iniciadores a partir das sequencias contendo microssatelites obtidas para Physcomitrella patens Brid. e testadas contra o DNA genomico de Polytrichum juniperinum Hedw. Foram realizadas analises filogeneticas e de divergencia das familias genicas Iron Regulated Transporter (IRT), Ferric Redectase Oxidase (FRO), Nicotinamide synthase (NAS), Yellow Stripe-Like (YSL) e Natural Resistance-Associated Macrophage Protein (NRAMP), envolvidas na homoestase de ferro por meio de inferencia bayesiana, utilizando genes de arroz, Arabidopsis e Physcomitrella patens Brid. na busca de homologos em diferentes especies de plantas terrestres, com o auxilio da ferramenta Blast (NCBI). Tambem foram desenvolvidos iniciadores para elementos transponiveis reconhecidamente associados a genes Ysl de milho e utilizados conjuntamente com os iniciadores EST-SSR por meio da tecnica IRAP/REMAP buscando encontrar marcadores microssatelites associados a copias desta familia genica. Como resultados foram identificados 13.133 marcadores microssatelites em bancos de dados nao redundantes de regioes expressas (EST) de onze especies de plantas. Os motivos dinucleotideos foram mais frequentes em especies basais, enquanto os motivos trinucleotideos foram mais frequentes em especies derivadas. Em 30% dos conjuntos de iniciadores EST SSR testados contra o DNA de P. juniperinum, foi obtido bandas polimorficas promissoras para estudos de mapeamento comparativo e de diversidade genetica. Foram encontrados 243 homologos de genes relacionados as familias genicas envolvidas com a homoestase de ferro em trinta especies de plantas. A analise de fingerprinting realizada sugere que a maioria destes genes estao submetidos a selecao positiva, indicando acumulo de mutacoes adaptativas, essencial para a manutencao e otimizacao da resposta genica. A analise de tempo de divergencia indica que os genes IRT sao mais basais e os genes FRO os mais recentes entre as familias genicas estudadas. As familias NRAMP e YSL sao evolutivamente proximas. A analise bayesiana das sequencias e de regioes promotoras dos genes NRAMP nao indica duplicacoes recentes em gramineas, sendo as duplicacoes provenientes de divergencia ancestral a origem do grupo. Paralogos foram identificados somente em dicotiledoneas. Por meio da transferencia de marcadores IRAP/REMAP e observado que genes YSL de P. patens estao cercados por retroelementos do tipo copia, a exemplo do que ocorre com o gene ZmYSL1 em milho. Tambem foi estabelecido o cultivo, em condicoes axenicas, de Polytrichum juniperinum Hedw. utilizando esporos como explantes, onde foi observado que protonemas sao obtidos utilizando meio de cultura livre de fitorreguladores, regenerando gametofitos em cultivo in vitro.