Conservação e uso de recursos genéticos vegetais mediados por ferramentas biotecnológicas: da Mata Atlântica ao quintal de casa
A conservação e o uso consciente dos recursos genéticos vegetais são de extrema importância para o desenvolvimento social, econômico e ecologicamente sustentáveis. Assim, é necessária a concepção de estratégias e planos pautados em pesquisas científicas para que esse desenvolvimento seja possível. A Mata Atlântica é reconhecida com um dos hotspots de diversidade mundiais. Paralelamente, as fronteiras agrícolas têm se ampliado a cada ano, ao passo que os quintais de casa e pequenos agricultores guardam uma ainda incipientemente reconhecida riqueza de recursos genéticos vegetais. Estudos do IPCC e da EPAGRI/CIRAM apontam mudanças climáticas atuando sobre a área de ocorrência da Mata Atlântica, que sofrerá com a grande irregularidade de chuvas e aumento da temperatura do ar nas próximas décadas. Os avanços da biotecnologia, têm gerado diversas ferramentas que possibilitam a caracterização, conservação e exploração racional dos recursos vegetais de espécies selecionadas. O objetivo deste projeto é a aplicação de ferramentas de micropropagação, genética molecular, genômica e bioinformática visando à caracterização da diversidade genética e história evolutiva de espécies vegetais, sua propagação e conservação in vitro, bem como o desenvolvimento de processos de geração de emprego e renda através do uso de ferramentas da biotecnologia moderna e da bioinformática. Essa estratégia, por sua vez, pode ser aplicada tanto em espécies nativas ainda pouco estudadas como em espécies já cultivadas comercialmente. Como exemplo de espécies que o presente projeto objetiva estudar, incluem-se algumas com reconhecida importância ecológica, econômica e cultural como a Araucaria angustifolia, a Acca sellowiana e a Eugenia uniflora. Essas espécies já vem sendo objeto de estudos no Laboratório de Fisiologia do Desenvolvimento e Genética Vegetal (LFDGV, CCA/UFSC), existindo assim uma gama de conhecimentos acumulados a respeito dos aspectos a serem aprofundados através das pesquisas propostas neste projeto. De maneira geral, o presente projeto visa desenvolver indicadores e ferramentas que permitam o planejamento de estratégias para a conservação e uso de recursos genéticos vegetais da Mata Atlântica, cultivados em quintais de casa ou em propriedades rurais de pequeno, médio ou grande porte.
Coordenador: Prof. Dr. Valdir Marcos Stefenon
Caracterização biológico-molecular das leveduras responsáveis pela fermentação da cachaça artesanal de Luiz Alves/SC
Demanda de Identificação Geográfica da cachaça de Luiz Alves produzida pelos alambiques e desti-larias registrados no município, de modo a proteger o saber fazer e a tecnologia de produção ado-tada. A ausência desta identificação possibilita que ocorra o uso do nome “cachaça de Luiz Alves” sem a devida permissão e sem a adoção do saber fazer e da tecnologia de produção característica e peculiar deste produto. Além disso, falta proteção dos materiais biológicos (levedura de fermenta-ção nativa) utilizada pelos produtores de cachaça do município. Assim, a caracterização biológico-molecular dessas leveduras através do uso de sequenciamento genético e bioinformática permitirá a apropriada identificação, registro e proteção do material biológico que imprime o saber e a qualidade da cachaça de Luiz Alves
Coordenador: Prof. Dr. Valdir Marcos Stefenon
Caracterização molecular dos efeitos de herbicidas em abelhas eussociais
As abelhas são consideradas os principais polinizadores de diferentes espécies vegetais, se destacando por apresentar comportamento altamente social, produzir mel e serem utilizadas de forma racional para polinização em cultivos de importância agrícola. Nos últimos anos houve grande aumento no uso de herbicidas no Brasil, alcançando em 2017, 58% do volume total de agrotóxicos consumidos no país. Paralelamente, poucos estudos foram feitos sobre os efeitos destes produtos em abelhas, uma vez que não são considerados danosos às abelhas. No entanto, os poucos estudos realizados indicam que de fato as abelhas podem ser afetadas quando expostas a herbicidas. Neste sentido, o presente trabalho terá como objetivo avaliar o efeito de herbicidas sobre a organização de castas, o padrão comportamental de abelhas eussociais, com base na análise proteômica da geleia real, a composição nutricional do alimento larval, na análise da expressão de genes que codificam viteloginina que é liberada na hemolinfa, bem como na sobrevivência das colônias.
Coordenador: Prof. Dr. Rubens Onofre Nodari
AVALIAÇÃO VITIVINÍCOLA DE GENÓTIPOS DE VIDEIRA NAS CONDIÇÕES EDAFOCLIMÁTICAS DE SANTA CATARINA – FASE 05
Descrição: A proposta visa dar continuidade ao projeto internacional Tecnologias para o Desenvolvimento da Vitivinicultura Catarinense, resultante do convênio firmado entre o Governo do Estado de Santa Catarina e a Província Autônoma de Trento (Itália), com participação técnica-científica da Epagri, UFSC e do Instituto Agrário di San Michele all Adige Itália, com a inclusão da participação do Institute for Grapevine Breeding Geilweilerhof (Alemanha). Esta cooperação apoiará ações de Ciência e Tecnologia da vitivinicultura catarinense, a qual se encontra em processo de expansão nos últimos anos, na busca de novas tecnologias para a melhoria dos vinhedos, das uvas e dos vinhos. O Estado de Santa Catarina apresenta condições climáticas que variam bruscamente em função da altitude, resultando em produtos típicos de origem, denominados vinhos de terroirs . Por isso, a escolha do solo e das condições climáticas favoráveis e a definição de variedades adaptadas são fatores determinantes do padrão de vinhos produzidos. Assim, os plantios da videira em regiões com características próprias e distintas das regiões tradicionais no Brasil têm propiciado a produção de uvas e vinhos de alta qualidade química e sensorial. Neste sentido, vinhos com tipicidade e a organização da cadeia produtiva têm estimulado o aumento no consumo destes vinhos e o desenvolvimento do setor. O projeto será conduzido de 2018 a 2020 e prevê a avaliação de cinco unidades de pesquisa, instaladas em cinco regiões vitícolas do estado de Santa Catarina: Urussanga, São Joaquim, Curitibanos, Videira e Água Doce. Com a caracterização climática das referidas regiões e definição dos índices bioclimáticos vitícolas, o conhecimento do comportamento ecofisiológico e fenológico de novas variedades e genótipos, aliado a caracterização do solo, nutrição e fisiologia das plantas contribuirão para a melhoria no processo produtivo. De uma maneira geral, dentre os resultados, espera-se selecionar variedades adaptadas as diferentes regiões climáticas catarinenses, resistentes às doenças, resistentes/tolerantes ao ataque de insetos, com excelente qualidade da uva e do vinho. Objetivo geral O objetivo desse projeto é contribuir com o desenvolvimento da vitivinicultura catarinense através de cinco ações principais: 1) Realizar avaliação climática, nutricional, fenológica e fisiológica de plantas de 5 regiões vitícolas catarinenses; 2) Selecionar genótipos do programa de melhoramento de videira estabelecido na UFSC, Campus Curitibanos, que combinem genes de resistência ao míldio e oídio; 3) Avaliar a resistência/tolerância a pragas e doenças das variedades existentes e das que serão introduzidas oriundas da Itália e Alemanha; 4) Avaliar o potencial viti-enológico de variedades/genótipos de procedência italiana e alemã; 5) Avaliar seis cultivares que se destacaram no primeiro projeto sob cinco porta-enxertos e quatro espaçamentos de plantio.
Coordenador: Prof. Dr. Rubens Onofre Nodari
GMOmics – Técnicas Omics como ferramentas úteis para abordar lacunas emergentes na avaliação de risco de OGMs
O conceito de equivalência substancial tem sido utilizado nos testes de segurança de culturas de OGM, mas o termo e o conceito não possuem uma definição clara. Atualmente, a prática comum tem sido a investigação de substâncias compositivas e nutricionais no OGM. No entanto, as alterações não intencionais no OGM podem não ser identificadas pela análise de um número tão pequeno de componentes. É uma visão em evolução entre os reguladores que as técnicas de informação, tais como a proteômica e a metabolômica, podem ser utilizadas para complementar ferramentas analíticas aos procedimentos de avaliação de segurança existentes. Portanto, este projeto é sobre a aplicação de tecnologias de ômica para investigar possíveis alterações metabólicas indesejadas em plantas geneticamente modificadas e para elaboração de sua relevância para avaliação de risco de OGMs. Em particular, os distúrbios metabólicos serão investigados quando diferentes inserções transgênicas são combinadas em uma única planta (empilhamento) e quando essas plantas são expostas a estresses abióticos, como a aplicação de herbicidas e a seca. O projeto é dividido em três pacotes de trabalho contendo cada um dos experimentos para abordar questões específicas de pesquisa. Objetivos 1. Desenvolver uma abordagem ômica abrangente para investigar mudanças metabólicas indesejadas 2. Investigar alterações metabólicas indesejadas e resíduos de herbicidas durante a aplicação de herbicidas 3. Investigar custos de energia durante uma aplicação combinada de herbicidas e estresse por seca
Coordenador: Prof. Dr. Rubens Onofre Nodari
Fundamentos, avanços e aplicações da embriogênese somática em plantas nativas de interesse econômico
O Laboratório de Fisiologia do Desenvolvimento e Genética Vegetal (LFDGV) do Departamento de Fitotecnia do Centro de Ciências Agrárias e do Programa de Pós Graduação em Recursos Genéticos Vegetais da Universidade Federal de Santa Catarina, apresenta consolidada trajetória em estudos relacionados com a Fisiologia do Desenvolvimento Vegetal e suas interfaces com a Genética e Bioquímica. Os avanços expressivos obtidos ao longo do tempo tornaram o referido laboratório referência em nível nacional e internacional nesta área. De forma geral, sistemas de cultivo in vitro são utilizados como modelos de estudos básicos e aplicados. Assim, ao longo do tempo, no âmbito do referido laboratório foram estabelecidos sistemas modelos baseados na embriogênese somática de uma dicotiledônea (Goiabeira serrana – Acca sellowiana), uma monocotiledônea (Pupunha – Bactris gasipaes) e uma conífera (Pinheiro-do-Paraná – Araucaria angustifolia). Numa primeira fase os esforços foram direcionados para o estabelecimento de protocolos regenerativos baseados na embriogênese somática para estas espécies. Numa segunda fase, objeto da presente proposta, busca-se avançar no sentido de incorporar novas metodologias relacionadas com aspectos da bioquímica, fisiologia, genética e com os avanços da biologia celular e molecular dos sistemas biológicos em estudo, bem como incorporar modelos comparativos baseados na embriogênese zigótica. O presente projeto tem como objetivo desenvolver estudos durante a embriogênese somática das espécies nativas Acca sellowiana, Araucaria angustifolia e Bactris gasipaes em seus aspectos fisiológicos, bioquímicos e proteômicos mais relevantes, visando o avanço no conhecimento destas rotas morfogenéticas e dos fatores que as modulam, bem como em suas aplicações para a conservação de germoplasma e para a captura e fixação de ganhos genéticos baseados na embriogênese somática. Neste sentido, serão realizadas análises estruturais e ultra-estuturais por microscopia óptica, microscopia eletrônica (MET e MEV) e confocal. Estudos bioquímicos serão realizados utilizando ferramentas proteômicas, Western blot, análises de atividade enzimática e teores de proteínas e carboidratos totais. Estudos moleculares envolvendo análise da expressão de genes relacionados ao mecanismo de metilação do DNA também serão realizados, assim como análises de metilação do DNA global através de cromatografia líquida de alta eficiência. Avaliações adicionais serão efetuadas visando à localização e quantificação da glutationa reduzida e oxidada e das espécies reativas de oxigênio, superóxido e peróxido de oxigênio. Estudos de criopreservação de culturas embriogênicas também serão desenvolvidos, além de estudos associados a otimização dos protocolos existentes de embriogênese somática das espécies de interesse através do uso de biorreatores de imersão temporária.
Coordenador: Prof. Dr. Miguel Pedro Guerra
MAIS FLORESTA COM ARAUCÁRIAS – Diversidade Genética em Áreas de Coleta de Sementes e Viveiros com Espécies Nativas
A maioria das áreas empregadas para coleta de sementes de espécies florestais nativas não possuem uma avaliação apropriada. Em muitos casos são áreas degradadas ou com reduzido tamanho efetivo populacional das espécies alvo. São frequentes também as situações em que as sementes são coletadas de uma ou poucas matrizes. Dessa forma, a base genética das sementes resulta severamente reduzida, pondo em risco as novas populações que serão formadas por efeitos tais como depressão endogâmica e redução de potencial adaptativo. Tendo em vista essa problemática o projeto objetiva fornecer subsídios para a indicação de áreas de coleta de sementes na Floresta Ombrófila Mista de Santa Catarina, bem como critérios/intensidades de para a coleta. Para tanto serão utilizadas abordagens de genética molecular , no sentido de elucidar questões relacionadas ao sistema reprodutivo e tamanho efetivo das espécies alvo. Também estão previstos cursos com viveiristas, visando a capacitação dos mesmo com relação a técnicas de coleta que não ponham em risco a qualidade genética das sementes.
Coordenador: Prof. Dr. Maurício Sedrez dos Reis
Diversidade genética e sistema reprodutivo de Dyckia ibiramensis
Dyckia ibiramensis Reitz (Bromeliaceae) é uma espécie reófita, endêmica do Rio Itajaí do Norte (Rio Hercílio) e com ocorrência restrita ao município de Ibirama, Santa Catarina (SC). Por sua ocorrência restrita e pela construção de uma Pequena Central Hidroelétrica (PCH) no limite de ocorrência das populações da espécie, D. ibiramensis que consta nas principais listas de espécies vegetais ameaçadas de extinção (SC e Brasil). As populações da espécie já foram alvo de estudos demográficos e genéticos antes da construção da PCH, há 11 anos, em 2008. Contudo, o monitoramento contínuo da diversidade genética e do sistema reprodutivo da espécie pode auxiliar no entendimento acerca dos mecanismos de distribuição e transmissão da diversidade genética nas populações da espécie, bem como no entendimento dos possíveis riscos à extinção da espécie por conta de seu caráter restrito e da PCH. Desta forma, o presente projeto de pesquisa tem como objetivo caracterizar da diversidade genética e o sistema reprodutivo de D. ibiramensis, visando estabelecer estratégias de monitoramento e de conservação in situ para as populações da espécie. Para a caracterização da diversidade genética serão amostrados indivíduos de todos as populações da espécie, buscando uma amostra mínima de 50 plantas (rosetas) por população. Nos casos em que não for possível atingir este valor, serão amostradas as plantas existentes. Para a caracterização do sistema reprodutivo serão genotipadas progênies de polinização aberta de, pelo menos, 20 matrizes. Os resultados gerados pelo presente projeto de pesquisa serão comparados com aqueles da situação anterior a construção da PCH, registrados em Hmeljvski et al. (2011; Conservation Genetics). Espera-se, a partir desta comparação, poder fazer inferências sobre possíveis flutuações nos níveis de diversidade genética e nas taxas de cruzamento das populações da espécie, suas causas e significados para a perpetuação de D. ibiramensis. Espera-se também propor estratégias para conservação in situ da espécie, bem como discutir questões relacionadas a periodicidade de estratégias de monitoramento. O presente projeto de pesquisa será executado pelos pesquisadores do Núcleo de Pesquisas em Florestas Tropicais (FIT/CCA/UFSC), portanto tem o potencial de contribuir na formação de graduandos e pós-graduandos nas temáticas de conservação in situ, análise da diversidade genética e estratégias de monitoramento populacional.
Coordenador: Prof. Dr. Tiago Montagna
