Aplicación de estudios de genomas en Cenicafé – Uso de la bioinformática en café por Marco Cristancho Ardila

RISC Workshop 2013, Manizales. Mayo 16 y 17.

Transcript

1. Marco Aurelio Cristancho
2. Centro Nacional de Investigaciones de Café - CENICAFÉ, Chinchiná, Caldas
5. Control de la Broca del Café Cambio Climático Calidad de taza Productividad Resistencia a la Roya del Café Resistencia al mal de las Cerezas del café (CBD) Mejorar las características agronómicas de la planta de café para lograr una caficultura competitiva
6. C. arabica C. arabica 3-4% Introducciones silvestres Dos especies de Coffea son cultivadas: C. arabica (cafés sueves, 70%) C. canephora (cafés robustas, 30%) C. arabica la única especie tetraploide (2n=4x=44) y genéticamente proviene de C. eugenioides y C. canephora
7. Mapa tetraploide F2 de C. arabica cv. Caturra x 1136 22 grupos de ligamiento con 80 marcadores Mapa Genético
8. cM Loci gA67A 0,0 ACT-CAA-6 2,5 ACA-CAA-16 7,1 ACA-CAA-17 8,3 AAC-CTT-11 18,8 AAC-CTT-7 23,4 ACA-CAA-3 25,7 ACT-CTT-9 28,6 ACA-CAA-5 31,5 ACT-CTT-16 31,5 ACT-CTT-12 32,6 AAC-CTC-12 46,7 ACA-CAA-1 50,1 BA-69-17J-f 53,8 BA-121-10E-f 53,8 Sp-M18-SH3 55,0 BA-138-2A-f 57,4 BA-42-21B-r 61,0 Sat281 64,2 Sp-M5-SH3 65,8 Sat160 72,4 Sp-M8-SH3 93,1 BA-34-20L-f 94,3 ACT-CAA-12 117,2 Cromosoma 1 Sonda BAC Sonda genómica Mapa genético Mapa físico Cromosoma Herramientas citogenéticas Metafase (C. arabica)
9. Anotación Genes de Resistencia 1286 secuencias NBS de plantas Bootstrapping de 1000 Diversificación de genes ortólogos Ancestro único?
10. Microarreglo de cDNA 33,000 genes C. arabica vs. C. liberica 24 h vs. 72 Control vs. Broca Se han caracterizado Genes Candidatos con expresión diferencial entre C. arabica y C. liberica Los genes tienen funciones homólogas a genes de defensa contra patógenos e insectos en otras especies Anotación Genes de Defensa
11. Anotación Genes de Defensa Expresión diferencial de 350 genes
12. Caturra Liberica Caturra Liberica 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Osynth Hevein-like Expresión del Gen Broca Herida C. liberica detecta la presencia de la broca y diferencia la penetración por el insecto o por un aparato mecánico Perfiles de Expresión
13. Tribe MCL Ortho-MCL Anotación Familias de Genes
14. En café se tienen actualmente identificadas del 75 al 80% de las familias de genes presentes en todas la plantas. Todavía un 30% de las familias no tienen homólogos conocidos en otras especies. Anotación Familias de Genes
15. Anotación Genes de Floración FLORACION: Caracterización de 13 genes determinantes en la floración del café. Genes de fotoperiodo CRYP2, CO y FT CaCry2 – Interviene en la Inducción de la floración
16. Resistencia Resistencia Antixenosis Antixenosis Antibiosis Antibiosis Identificación de 3 enzimas del tracto digestivo de la broca involucrados en el metabolismo de compuestos xenobióticos del grano de café (ej, la cafeína).
17. Endo b mananasas Identificación de la enzima responsable de la digestión del principal carbohidrato presente en el grano de café El bloqueo de esta enzima puede abrir nuevas vias para el control genético de la Broca Proteómica Mapa Proteomico del intestino de la broca
18. Controlador natural de la Broca y parte de la estrategia de Manejo Integrado en Colombia Se requiere: Incrementar la virulencia. Incrementar la persistencia en campo (Resistencia a condiciones medioambientales-Luz UV.) 0 45,0 91,7 93,3 88,3 84,2 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Testigo Bb9024.5 Ste1.E15 Ste1.E45 Bb9205.L1 Ste1.E62 Cepas de B. bassiana % Mortalidad Broca Estudio de vías metabólicas claves en los procesos de penetración de la cutícula de la broca Patogenicidad en Insectos
19. • Proteínas involucradas en la infección de patógenos de plantas sobre su huésped Proteínas Proteínas Secretadas Secretadas 28 proteínas 28 proteínas candidatas candidatas
21. Procesamiento: IBM Blade Center 40 núcleos 320Gb de RAM Infraestructura
22. Acceso via web para los investigadores LIM s http://bioinformatics. cenicafe.org http://bioinformatics. cenicafe.org
23. Ensamblaje Ensamblaje Predicción Predicción Anotación Anotación Genómica Comparativa Genómica Comparativa Interfase Web Interfase Web Análisis de secuencia
24. Tecnologías Búsquedas y Análisis en Bases de Datos: Estudios de semántica FPGA – Chips reprogramables Computación en la nube (Amazon Web Services) Computación en paralelo
25. Documentación Wiki
27. Hypothenemus hampei Broca del café 100 Mbp 16,108 2 Hemileia vastatrix Roya del café >300 Mbp 14,449 8 Beauveria bassiana 40 Mbp 7,084 4 Organismo Tamaño Genoma Número de genes Genomas Secuenciado s Coffea arabica 2.500 Mbp 31,473 20% Coffea eugenioides 1.400 Mbp 11,652 1 Coffea canephora 1.400 Mbp 13,157 10% Coffea kapakata 1.300 Mbp 2,192 2% ≈3TB de Información
28. Coffea canephora Diploide Coffea eugenioides Diploide Coffea Coffea arabica arabica Tetraploide Tetraploide
29. B. 8 Aislamientos B. 8 Aislamientos Illumina Illumina A. Secuencia completa Híbrido 454 - Illumina
30. • Universidad de los Andes • Universidad de Caldas • Universidad Autónoma de Manizales • Cornell University • University of Maryland • University of Arizona