Baixe ESTUDOS SOBRE FENÔMICAO QUE É FENÔMICA?A FE e outras Notas de estudo em PDF para Engenharia Agronômica, somente na Docsity! UNIVERSIDADE ESTADUAL DE FEIRA DE SANTANA- UEFS DEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS BIOLÓGICAS PROGRAMA DE PÓS- GRADUAÇÃO EM BIOTECNOLOGIA ESTUDOS SOBRE FENÔMICA DISCENTE: Zalmar Santana Gonçalves PROFESSOR: Dr. Edson Perito Amorim Feira de Santana-BA Fevereiro- 2016 BIOT018 - BIOTECNOLOGIA APLICADA AO MELHORAMENTO DE PLANTAS O QUE É FENÔMICA? Também conhecida como fenotipagem de próxima geração é entendida como a fenotipagem em larga escala, de forma acurada (capaz de medir efetivamente as características), precisa (pequena variância entre medições repetidas), relevante (pois tem uma eficiência elevada) e custos aceitáveis; A fenômica se utiliza de ferramentas de fenotipagem em coleções de germoplasma para traços valiosos ou de grande importância.;  Um objetivo claro da fenômica é colmatar ou preencher a lacuna entre genômica, o funcionamento das plantas e características agrícolas;  Particularmente no contexto de sistemas de modelos, onde a disponibilidade de sequência genômica é crescente, existe uma necessidade para uma sequência genética de banco de dados pesquisáveis ligando a estrutura da planta, desenvolvimento, composição e desempenho, todos medidos num ambiente bem definido;  Para gerar uma base de dados significativa de carcacteres da fenologia em uma espécie, o primeiro requisito é ter dados objetivamente descrito, de um modo preferido num formato matemático, facilmente digitalizados e pesquisável. OBJETIVO DA FENÔMICA Onde quem entra nessa área é a fenômica  Fenômica de planta é o estudo do crescimento de plantas, desempenho e suas composições;  A fenômica em plantas oferece um conjunto de novas tecnologias para acelerar o progresso na compreensão da função dos genes e resposta ao ambiente. Isto irá permitir que os pesquisadores desenvolvam novos bancos de germoplasmas agrícola para apoiar o futuro da produção de alimentos;  Para resolver estas questões, precisamos de novos genótipos de alto rendimento agrícola adaptadas ao nosso clima e ao clima do futuro; FENÔMICA EM PLANTAS Aumentos anuais no rendimento obtido a partir de programas de melhoramento genético tradicionais em todo o mundo não são mais suficientes para atender a demanda projetada para as três principais culturas de cereais.  Com a população mundial crescente, os rendimentos de grãos de cereais deve aumentar em pelo menos 70% antes de 2050;  No arroz a demanda mundial já ultrapassou a oferta para os últimos 2 anos. A demanda por matérias-primas de biocombustíveis também, sem dúvida, irá aumentar durante a próxima década, resultando em potencial competição por áreas de cultivo entre alimentos e os biocombustíveis. FENÔMICA EM PLANTAS PORQUE ESTUDAR SOBRE ESSE ASSUNTO ?  A revolução da genômica e fenômica tem radicalmente mudado a biologia vegetal;  A sequenciação do genoma (ex: planta Arabidopsis) representou um marco na genômica vegetal e posteriormente, os genomas de muitas culturas economicamente importantes já foram seqüenciados e anotados, incluindo arroz e milho;  O novo gargalo neste campo tornou-se alta a taxa de fisiologia e fenotipagem ou na terminologia “ómicas”. Este gargalo é também aparente na extremidade de saída da biologia e reprodução de culturas agrícolas; Auxílio da fenômica e da genômica nas últimas décadas O 'gargalo da fenotipagem' descrito acima pode agora ser dirigida através da combinação de novas tecnologias, tais como imagens não invasivas, espectroscopia, análise de imagens, robótica e computação de alto desempenho. A fenômica vai desde o espectrômetro foliar utilizado por Kiirats et al. (2009) para investigar regulação por feedback de transporte fotossintético de elétrons sob estresse a grande escala usando espectroscopia de reflectância em culturas, pastagens e copas de árvores para determinar a eficiência fotossintética , atividade e via bioquímica; UTILIZAÇÃO DA FENÔMICA Busch et al. (2009), trabalhando com reflectância espectral e medições de absorção pôde proporcionar uma planta com elevado potencial utilizando- se de ferramentas para mergulhar de forma não invasiva em função das plantas e composição química expansível a partir do tecido dessa planta; No nível de folha e fluorescência da clorofila tornou-se relativamente acessível através de ferramentas de pesquisa comumente usado (Jansen et al. 2009); Combinado com modelo 2D de imagem digital de crescimento, triagem fenotípica de plantas inteiras para tolerância a estresse abiótico e em 3D (com um radar de laser) são utilizados para imagiologia dos efeitos de herbicidas em plantas (Konishi et al. 2009); UTILIZAÇÃO DA FENÔMICA Fornecer informações fenotípicas relevantes sobre a diversidade e as relações dos diferentes grupos de cultivares de tomate; A hipótese de que a ferramenta fenômica de alto rendimento em tomate irá fornecer informações úteis e complementar para o fornecimento convencional de descritores para descrever a diversidade locais de variedades de tomate e para detectar diferenças entre grupos dos mesmos; A informação gerada será útil para a tipificação e eventual registro ou reconhecimento com um estatuto de proteção das mais representativas variedades locais de tomate da região espanhola de Valência. OBJETIVOS Sessenta e nove acessos de variedades foram coletadas pelos autores na região de Valência, na Espanha; Pertencentes a oito grupos de cultivares comumente reconhecida na região: Cherry (2), Borseta (5), Corolla (7), Penjar (11), Plana (7), Pruna (5), Redona (19), e Valênciana (13); Para cada grupo, cinco plantas foram cultivadas numa parcela de campo ao ar livre durante a temporada primavera-verão; MATERIAL E MÉTODOS As temperaturas médias variaram de 11ºC em fevereiro, para 26,6ºC em Julho. As plantas foram distribuídas após uma completamente desenho aleatório; Foram utilizados 64 descritores convencionais para tomate; Estes descritores incluem estudos em plântulas (5), planta (12), inflorescência e flor (11), frutos (33), e (3) descritores agronômicos (Tabela 1). 18 descritores foram quantitativa, 5 foram merística, 30 eram medido em uma escala quantitativa, e 11 foram dicotômica. MATERIAL E MÉTODOS Table 2 Tomato Amalyzer descriptors used amd mean and range observed in the collection of 69 local tomato varictios studied Descriptors Units Prteam Range Basie descriprors Perimeter mma = 63-335+ "+ reza mm ao DIAS MSG e e wvrdda mid-height mma E 19.30 10246 + PR ec irma sriedttko mma ET Ma 1924-103. 2*+"+ + Height mid-sv ida mma 3 16.3-B6. +++ MMacimaem height mma SS. 158 JO ee Curved height mma 1.5 18.8-E8 +++ Fruir shape index descriprors Fruit shape mdex — CRC MG ET + extermal TI Fruit shape mdex — ES DATE Te external Cormved fruit shape irlex — A SE OST TA 7 Block irress Fescripirors Proximal frmit blockimess — Ts OE AO E <p ne Distal fruit blockiness — ta d SG OT DE e Fruit shape tange — 1.25 DS TDT e Form germeity descripiors Eltipsoid — ES ORI DEOD T A0D= teme Circular — OR NA EIS E tee Rectangular — Sa OLA De eme Prosxissmal fruir emo fiape descriprors Shoubder heighr — ES OT AMO DE ee Proximal angle micro Degrees 34. 180.2-284. 20+ + N Table 3 Mean values for each cultivar group for the conventional descriptors for which significant (P <« 0,05) differences were found among cultivar group means Trail Borseta” Chery Cor Penjar Plana Pruna Redona Valencima Prob. F N 5 2 7 u 7 5 19 9 Primary leaf length (cm) 427 a 241b 3Sab 36ab 332ahb 330ub 3564b Na Quo Plant growih type 390 a sa 3WHa 38Ra 3a 23b Ma 2.6 a =D Nine length (cm) 16 a 193 à 152a 1934 1544 Wo b 152a 157a =D Inflorescence type Lot b LO0b 1%b 140b 263 LISb Lib 2Ma «001 Flowers per inflorescence 812 b 1460a) 6.90 b Tb 732b 593b Mb 712 b =D Petal length (cm) 124 b 123b 135ab 142ab 126b Jl46a 1a 1.32 ab 0.006 Style position 2Ma 20bab 1iZab Lólab 2194 0 10b LHab o 1.89ab 002 Style shape 120b LM b 186a 100b 2004 0 10b LHb 12 a =D Exterior colour of immature fruit 320 ab Sida 457ab 38ab 229b 220b 34%ab 4Bab 009 Presence of green (shoulder) trips on the fruit UMa La Da 1a Ma O0Wb Ma 100 a =D Intensity of greenback (shoulder) 400 à 350 ab 3.Mab 300ab L7b 00: Jllab 4a «1,001 Fruit size 280 ab IMe Ia 2%b J6Ba 280ub Ha 3.38 a =D Fruit size homogensity 520 bd 9a 47bod 645be 357d 660b Sl bed 4,31 cd =D Fruit weight (g) tásb 52d 1575 ab 600c 1965a 64lc 1468ab [2394 «001 Fruit widih (cm) 755c 24le B50bo Sd |Wlja) 56d BSbe 92Mb =D Exterior colour of mature Fruit SM a Ssma Sa 459b 457b Sa S0a 5.00 a «1,001 Intensity of extenor colour 580ab Ma 6a 48 b S86a 5&0ab 6.58a 6.3 a =D Easiness of fruit to detach the pedicel Sibab Ga 40Dab 4Xab 24b 5804 45ab 43ab Cos Fruit shoulder shape 200 d IWbod 386 bad 2Bod 6294 166d 44abeo 5.15ab =D Pedicel lengih (em) 338 a 235b 368a 383a [4024] 338u ANMa 3.61 a Qua Width of pedicel scar (mm) 104 b 27€ 155a 82b 1604 75b 1424 1494 «1,001 Size of corky area around pedicel scar (mm) Bh ec 4a Li4be 468a OB6c 4LMa 3.14 ab =D Eusiness of fruit wall (skin) to be pesled 480 a IWb Sa 43%a 4S7a 42M0u SMa 5.38 à «001 Thickness of pericarp (mm) 809 a 239c 6Mb 691b 5S47b 830 652b sb «001 Flesh colour intensity S4beb Wa Hab Se TWa 680a Ga 6.60 a =D Colour (intensity) of core 340 b 275b 68a 300b [7004 | 320b 644 70 a «1,001 N  A coleção estudada foi muito variável, para descritores de análises convencionais em tomate, confirmando que a região do Mediterrâneo é um forte centro de diversidade para o tomate;  As grandes diferenças encontradas para (TPLA), (NDF), (NDM) e (PP) na coleção indica que a seleção dos acessos que têm uma combinação melhor dos parâmetros de produção pode ser vantajosa para aumentar a produção local. CONCLUSÕES Vários estudos mostraram que a seleção entre os locais de variedades de tomate dentro de um grupo de cultivares pode resultar numa melhoria do rendimento, qualidade, ou até mesmo ambas.  Com a tecnologia de imagem de luz visível tem sido amplamente adotado na ciência das plantas, devido ao seu baixo custo e facilidade de manutenção;  Com um comprimento de onda pode ser utilizado para analisar a biomassa de filmagem, características relacionadas com o rendimento, morfologia foliar, traços de panículas, e os traços de arquitetura do sistema de raízes ou raízes lavadas crescendo em meios transparentes; JUSTIFICATIVAS A imagem de 3D e plataforma de software em sistema radicular para o arroz foi desenvolvido para medir 27 características das raízes através da aquisição de 40 imagens em 2D, e plataforma de fenotipagem pode monitorar o crescimento de raiz e arquitetura do sistema radicular (ASR) com traços com eficiência de mais de 100 raízes por dia; No entanto, há sempre um troca entre a precisão e eficiência da análise de imagem; com precisões extração traço equivalentes, de imagem digital 2D análise é mais eficiente e adequado para o alto rendimento na fenotipagem do que na tecnologia 3D. O Table 1 Applications of the current photonics-based techniques in rice, wheat or barley Optical technique Cost Trait Species Reference Visible light imaging Low Shoot biomass Barley [19º] Yield traits Rice 20" Panicle traits Rice [24] Root architecture Rice [2528] Near-infrared imaging Medium Leaf area index Rice [80-32] Far-intrared imaging Medium Shoot or leaf temperature Barley, wheat o) Insect infestation of grain Wheat [75] Hyperspeciral imaging Medium Leaf health status Rice [359 Leaf health status Wheat [61] Leaf growth Rice [34] Panicle health status Rice [35] Grain quality Wheat [86] Fluorescence imaging Medium Photosynthetic performance Multivanieties [82] Leaf health status Wheat [61] X-ray digital radiography Medium Grain quality Wheat [72-74] X-ray computed tomography Medium Tilers Rice 88" Ne  Rendimento é uma característica agronômica complexa que é determinada pelo o número de grãos por planta e peso dos grãos;  Utilizando um scanner de mesa menos caro para aquisição de imagem, com um plug-in software Image J com código desenvolvido para determinar maiores dimensões de grãos e para analisar a distribuição do tamanho de partícula;  Para acelerar as medidas do número de espiguetas, o digitalizador bimodal usando imagens de luz visível e raios-X de radiografia digital foi utilizado para medir simultâneamente as espiguetas cheias de arroz e aquelas que não foram preenchidas, COM MAIOR RAPIDEZ. MELHORA NA PRODUTIVIDADE E QUALIDADE DE GRÃOS