Projetos em andamento
As linhas de pesquisas do LAGM são feitas de maneira interdisciplinar. Nossos projetos envolvem colaborações com agrônomos, bioquímicos, fisiologistas, cientistas da computação, estatísticos, botânicos. As linhas de pesquisas do laboratório concentram-se nas áreas abaixo sobrepostas:
Biotecnologia aplicada no estudo de enzimas que atuam na degradação de biomassa vegetal
Fungos do gênero Trichoderma são de grande relevância biotecnológica devido sua capacidade de produzir enzimas que atuam na degradação de biomassa vegetal. Esse potencial pode ser explorado para a produção de biocombustíveis, com especial atenção no Brasil para o bioetanol de segunda geração. Neste contexto, o grupo de pesquisa relacionado ao Trichoderma tem como principal objetivo realizar estudos genéticos de diferentes espécies deste gênero, incluindo: T. harzianum, T. reesei e T. atroviride, visando estabelecer as bases genéticas e moleculares relacionadas com a eficácia do metabolismo de carboidratos. Para isso, dados de diferentes abordagens são integrados buscando uma compreensão ampla do processo de degradação, entre elas se destaca: a genômica com a prospecção de genes e regiões regulatórias; análise da expressão global de genes em condições de degradação de biomassa; proteômica com análise de enzimas secretadas; expressão heteróloga para análises bioquímicas e de engenharia de proteínas buscando enzimas mais eficientes para a aplicação industrial. Como resultado da nossa pesquisa, novas enzimas poderão ser utilizadas durante o processo de hidrólise enzimática, tornando, assim, a produção de bioetanol mais eficiente e economicamente viável.
Evolução e conservação de plantas nativas do Brasil
Ao se considerar a megabiodiversidade do Brasil, não é surpreendente que muitas espécies de plantas sejam utilizadas e tenham importância econômica e cultural em escala regional ou mesmo mundial. Dentre os biomas brasileiros, a Amazônia não é somente uma reserva de diversidade biológica, mas é também um dos mais importantes centros de domesticação de plantas do mundo. Nesta linha de pesquisa objetivamos caracterizar a diversidade genética de cultivos amazônicos com base na variação detectada por meio de marcadores moleculares. Por meio de abordagens de genética e genômica populacional, procuramos inferir sobre os processos evolutivos que ocorreram em espécies de plantas amazônicas domesticadas. As mesmas abordagens também são aplicadas para a avaliação da diversidade genética de espécies de plantas nativas de outros hotspots de biodiversidade, como o Cerrado e a Mata Atlântica, visando promover estratégias para seu manejo e conservação. A compreensão da variabilidade e estrutura genética de populações é fundamental para entender a história evolutiva, bem como para a conservação dos recursos genéticos de plantas nativas do Brasil.
Estudos evolutivos comparados em espécies vegetais de manguezais: padrões de seleção natural, estrutura populacional e história biogeográfica da comunidade
Manguezais são ecossistemas que ocorrem na fronteira entre o mar e a terra, em latitudes tropicais e subtropicais, que desempenham importantes funções ecológicas e servem de habitat transitório ou permanente para uma fauna extremamente diversificada. Contudo, o desenvolvimento urbano, industrial, agrícola e de aquicultura desordenados, somado ao acelerado processo de mudanças climáticas globais (MCG) recentes, ameaçam o futuro desses ecossistemas e suas consequências são difíceis de prever. Nosso grupo de pesquisa busca descrever a história filogeográfica e os papéis da seleção natural, de processos de dispersão e de fatores demográficos na organização da diversidade genética de espécies vegetais amplamente distribuídas ao longo dos manguezais do Atlântico e do leste do Pacífico. Através da aplicação de dados de microssatélites e polimorfismo de base única (SNP), nosso trabalho busca contribuir para a previsão de respostas de comunidades de manguezais às mudanças climáticas e para a definição de estratégias para o manejo, preservação e recuperação dos manguezais mais vulneráveis.
Genética e Genômica de Gramíneas Forrageiras Tropicais
As gramíneas forrageiras tropicais são a base da alimentação da pecuária bovina e desempenham papel fundamental na economia brasileira. Devido a condições de manejo inadequadas e a fatores bióticos/abióticos, temos um cenário de extensas áreas de pastagens degradadas, enquanto em outras áreas acredita-se que a produtividade das pastagens é menor do que sua capacidade estimada. Nesse contexto, faz-se necessária a obtenção de cultivares com elevada produtividade e adaptadas a condições ambientais adversas, para a manutenção e superação dos patamares atuais de produtividade nas condições tropicais. As principais gramíneas forrageiras cultivadas no Brasil, exóticas (Urochloa spp. ou Megathyrsus spp.) ou nativas (Paspalum spp.), apresentam genomas complexos (poliploides), são apomíticas e há poucos recursos genéticos e genômicos disponíveis. Tal escassez de conhecimentos limita os avanços na obtenção de híbridos e de variedades melhoradas, tanto em quantidade quanto em qualidade pelos programas de melhoramento genético. Ciente desta situação, nosso grupo de pesquisa vem trabalhando desde 2005 no desenvolvimento de estudos genéticos e genômicos das principais forrageiras tropicais, visando gerar ferramentas moleculares tais como marcadores moleculares (SSR e SNP), transcriptomas e mapas genéticos, com o intuito de aumentar a compreensão da variabilidade genética e alavancar os programas de melhoramento genético.
Transcriptômica e genômica em cana-de-açúcar
A cana-de-açúcar (Saccharum ssp.) está entre as principais culturas cultivadas no Brasil devido à relevância de seus derivados açúcar e etanol. A cana cultivada é um híbrido interespecífico entre as espécies Saccharum officinarum L. (2n = 80) e Saccharum spontaneum L. (2n = 40-128), com elevados níveis de ploidia e aneuploidias, resultando em um genoma de alta complexidade genético-genômica. Os projetos ligados à cana-de-açúcar visam entender a estrutura e o funcionamento do genoma deste organismo, principalmente os mecanismos genéticos e genômicos ligados à expressão e regulação gênica e a relação entre ploidia e dosagem alélica. Os objetivos também incluem aplicar esses conhecimentos na busca por genes e marcadores de interesse para o melhoramento de cana-de-açúcar, investigando regiões genômicas que contribuam para características envolvidas no acúmulo de açúcar e na resistência a patógenos, como a ferrugem marrom e o vírus do amarelecimento foliar.
Seringueira
A seringueira (Hevea brasiliensis) é uma espécie nativa da Amazônia e representa a maior fonte de borracha natural do mundo, matéria-prima de grande importância em diversos setores industriais. A necessidade de novos clones de seringueira adaptados a diferentes regiões climáticas, denominadas de regiões de escape, constitui um ponto importantíssimo para o sucesso da heveicultura no Brasil e no mundo. O ciclo de melhoramento genético clássico da seringueira, pode demorar aproximadamente 30 anos para se concretizar. Desta forma, torna-se fundamental o desenvolvimento de novas técnicas de avaliação precoce, que possibilitem diminuir e otimizar as avaliações para essa cultura. A biotecnologia e as técnicas de biologia molecular são muito úteis para tornar mais eficiente e rápida a obtenção de novos cultivares, assim como o desenvolvimento da tecnologia de sequenciamento de DNA de alto rendimento, nos quais informações genéticas podem ser obtidas de forma mais econômica com aumentos de precisão sem precedentes. Enquanto isso, os avanços das análises estatísticas para a genética quantitativa fornecem novas metodologias para compreender a base genética de características complexas e fornecerão informações integrativas para aumentar nossa compreensão do equilíbrio entre resposta ao estresse (no nosso caso a seca) e rendimento na produção de látex.
