Predição de efeitos de variantes de nucleotídeo único relacionadas à determinação sexual em Carica papaya L. (Caricaceae)

dc.contributor.advisorSakamoto, Tetsu
dc.contributor.advisor-co1Lúcio, Paulo Sérgio Marinho
dc.contributor.advisor-co1Latteshttp://lattes.cnpq.br/8301201882084757pt_BR
dc.contributor.advisorIDhttps://orcid.org/0000-0003-3023-0117pt_BR
dc.contributor.advisorLatteshttp://lattes.cnpq.br/1342530085695810pt_BR
dc.contributor.authorSpelta, João Victor Villas Bôas
dc.contributor.authorLatteshttp://lattes.cnpq.br/2465705279643305pt_BR
dc.contributor.referees1Pereira, Welison Andrade
dc.contributor.referees2Lima, João Paulo Matos Santos
dc.date.accessioned2024-12-11T22:16:49Z
dc.date.available2024-12-11T22:16:49Z
dc.date.issued2024-09-30
dc.description.abstractPapaya (Carica papaya L.) produces one of the most consumed fruits worldwide, holding great economic importance, especially in tropical regions. Papaya trade mainly involves gynodioecious cultivars with a ratio of 1:1 or 2:1 of hermaphrodites to females. For commercial reasons and also inherent to cultivation, it is preferable to have as many hermaphrodites as possible. In general, it is still not possible to produce only hermaphrodite seeds, so the sex of the plant is usually identified by conventional methods after the first flowering of the papaya plant. This occurs about 4-6 months after planting the seedling, with the females typically being discarded at the end. To avoid wasting resources and achieve higher harvest yields, producers may also resort to molecular methods using sex markers. However, this alternative also has its limitations, including high costs. Given these challenges, many researchers have focused on studying the process of sex determination in C. papaya, but the factors directly influencing this process remain unknown. The elucidation of this mechanism is not only of great agronomic interest, but also represents a significant opportunity for C. papaya to establish itself as a model organism for studying sexual chromosomes of recent evolutionary origin. Therefore, in this study, bioinformatics tools were used to delve deeper into the issue of sex determination. A genotype-phenotype association study was conducted to find possible genetic factors involved in sex determination using resequencing data from 36 individuals (24 male papaya plants and 12 hermaphrodites) obtained from public databases. The association study was preceded by a variant calling performed with BCFTOOLS, which found 75,607 variants, leaving 37,027 after filtering. Association studies were then carried out using the PLINK program with the filtered variants, and among these, 251 of the most statistically significant variants were applied to the SnpEff program for variant annotation, returning 449 effects, including 402 with a modifier level of impact, 22 with a low impact, and 25 with a moderate effect. Inferences and gene annotations were also performed using the Augustus software and BLASTP alignments with the gene sequences that had moderate effects predicted by SnpEff, as well as de novo genome assemblies of a male sample and its alignment with the hermaphrodite sex-determining region. These results were recorded and compared with previous studies in the literature. This allowed for the conclusion that the specific results obtained serve as a starting point for more robust studies to understand the molecular mechanisms of sex determination in C. papaya.pt_BR
dc.description.resumoO mamão (Carica papaya L.) produz um dos frutos mais consumidos ao redor do mundo constituindo alta importância econômica, principalmente nas regiões tropicais. O comércio do mamão se utiliza majoritariamente de cultivares gino-dioicos com uma proporção de 1:1 ou 2:1 de hermafroditas e fêmeas. Por motivações comerciais e também inerentes ao cultivo, é desejável a maior quantidade de hermafroditas possível. De forma geral, ainda não é possível produzir apenas sementes hermafroditas, portanto, o sexo da planta é identificado, normalmente, por métodos convencionais após a primeira floração do mamoeiro. Essa ocorre cerca de 4-6 meses depois do plantio da muda, sendo costumeiro o descarte das fêmeas no final. Visando evitar desperdícios de recursos e um rendimento maior da colheita, os produtores também podem recorrer a métodos moleculares por meio de marcadores sexuais. Entretanto, essa alternativa também possui suas limitações, entre elas, o custo elevado. Tendo em vista as adversidades citadas, muitos pesquisadores empenharam-se a estudar o processo de determinação do fenótipo sexual em C. papaya, mas os fatores atuantes diretamente nesse processo permanecem desconhecidos. A elucidação desse mecanismo além de ser de grande interesse agronômico, também se caracteriza como uma grande oportunidade para C. papaya se consolidar como modelo de estudo para pesquisas acerca de cromossomos sexuais de origem recente na história evolutiva. Portanto, neste trabalho, procurou-se utilizar de ferramentas de bioinformática para aprofundar na questão da determinação sexual. Realizou-se um estudo de associação entre genótipos e fenótipos para encontrar possíveis fatores genéticos envolvidos na determinação sexual a partir de dados de resequenciamento de 36 indivíduos (24 mamoeiros machos e 12 hermafroditas) obtidos em bancos de dados públicos. O estudo de associação foi precedido por uma chamada de variantes realizada através do software BCFTOOLS, que encontrou 75.607 variantes, restando 37.027 após as filtragens. Foram então realizados estudos de associação utilizando o programa PLINK com as variantes já filtradas e dentre essas, 251 das mais significativas foram submetidas ao programa SnpEff para anotação das variantes, retornando 449 efeitos, entre eles, 402 com nível de impacto modificador, 22 com impacto leve e 25 de efeito moderado. Realizou-se também inferências e anotações dos genes a partir do software Augustus e buscas por similaridade através do BLASTP com as sequências dos genes que tiveram efeitos moderados preditos pelo SnpEff, assim como, montagens de novo do genoma de uma amostra macho e seu mapeamento com a região determinante do sexo hermafrodita. Seus resultados foram registrados e comparados com o que já foi realizado na literatura. Isso permitiu concluir que os resultados obtidos constituem um ponto de partida para estudos mais robustos na compreensão dos mecanismos moleculares da determinação sexual em C. papaya.pt_BR
dc.description.sponsorshipFundação Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPESpt_BR
dc.identifier.citationSPELTA, João Victor Villas Bôas. Predição de efeitos de variantes de nucleotídeo único relacionadas à determinação sexual em Carica papaya L. (Caricaceae). Orientador: Dr. Tetsu Sakamoto. 2024. 49f. Dissertação (Mestrado em Bioinformática) - Instituto Metrópole Digital, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2024.pt_BR
dc.identifier.urihttps://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/60837
dc.languagept_BRpt_BR
dc.publisherUniversidade Federal do Rio Grande do Nortept_BR
dc.publisher.countryBrasilpt_BR
dc.publisher.initialsUFRNpt_BR
dc.publisher.programPROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM BIOINFORMÁTICApt_BR
dc.rightsAcesso Abertopt_BR
dc.subjectMamãopt_BR
dc.subjectSNPpt_BR
dc.subjectGinodioiciapt_BR
dc.subjectAssociação fenótipo-genótipopt_BR
dc.subjectExportina 1Apt_BR
dc.subject.cnpqCNPQ::CIENCIAS BIOLOGICASpt_BR
dc.titlePredição de efeitos de variantes de nucleotídeo único relacionadas à determinação sexual em Carica papaya L. (Caricaceae)pt_BR
dc.typemasterThesispt_BR

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