• Energy Research

Este Ponto de Vista resume as conclusões de um Workshop conjunto, organizado pelos três Programas da FAPESP na Área Ambiental - BIOTA (O Instituto Virtual da Biodiversidade) - BIOEN (Pesquisa em Bioenergia) - Mudanças Climáticas, para discutir a contribuição da comunidade científica para a RIO+20, a Conferência das Nações Unidas para o Desenvolvimento Sustentável. O grupo de pesquisadores brasileiros reunidos pela FAPESP no início de março de 2012 levantou as seguintes preocupações: a) o número reduzido de oportunidades para a comunidade científica interagir com Conferências como a RIO+20; b) as graves deficiências do ZeroDraft, documento produzido pela Divisão das Nações Unidas para o Desenvolvimento Sustentável para a RIO +20; c) o fato do foco de pesquisa dos três Programas de Pesquisa Ambiental da FAPESP - biodiversidade, bioenergia e mudanças climáticas - não estarem na pauta das discussões da RIO+20; d) que pouca ênfase é dada aos oceanos na Agenda da Conferência; e) em relação aos mecanismos de mercado associados com a transição para uma economia mais verde, a necessidade de enfatizar a redução de subsídios perversos e a promoção de incentivos econômicos para atividades ou processos de mitigação e/ou seqüestro de carbono; f) a necessidade de estimular o desenvolvimento e a consolidação da pesquisa na área de avaliação e valoração de serviços ambientais, no Brasil. Os participantes do Workshop reconheceram a necessidade de aprofundar o conhecimento sobre as convenções, tratados e acordos internacionais assinados e ratificados pelo Brasil, bem como as instituições internacionais, programas e iniciativas que promovem a participação da comunidade científica no debate de políticas ambientais globais. Finalmente, do ponto de vista dos três programas da FAPESP dois pontos foram destacados: a) que é imperativo aprofundar o conhecimento científico em cada uma das três áreas focais - biodiversidade, bioenergia e mudanças climáticas - porque é necessário aumentar a massa crítica de pesquisadores e do conhecimento para participar das discussões internacionais nessas áreas estratégicas; b) também é imperativo apoiar e promover projetos de pesquisa que integrem as áreas focais dos três programas, estimulando a constituição de equipes inter e transdisciplinares. Esta é uma tendência mundial na área das mudanças ambientais globais, e os participantes dos três programas sentem que podem dar uma contribuição significativa para o avanço do conhecimento, para o debate internacional e para a efetiva solução dos problemas.

Sugarcane cultivars are polyploid interspecific hybrids of giant genomes, typically with 10-13 sets of chromosomes from two Saccharum species. The ploidy, hybridity and size of the genome, estimated to have in excess of 10 Gb, pose a great challenge for sequencing. Here we present a gene space assembly of SP80-3280, including 373,869 putative genes and their potential regulatory regions. The alignment of single-copy genes in diploid grasses to the putative genes, indicates that we could resolve 2-6 (up to 15) putative homo(eo)logs that are 99.1% identical within their coding sequences. Dissimilarities increase in their regulatory regions and gene promoter analysis shows differences in regulatory elements within gene families and are species-specific expressed. We exemplify these differences for sucrose synthase (SuSy) and phenylalanine ammonia-lyase (PAL), two gene families central to carbon partitioning. SP80-3280 have particular regulatory elements involved in sucrose synthesis not found in the ancestor S. spontaneum. PAL regulatory elements are found in co-expressed genes related to fiber synthesis within gene networks defined during plant growth and maturation. Comparison to sorghum reveals predominantly biallelic variations in sugarcane, consistent with the formation of two ‘subgenomes’ after their divergence ca. 3.8~4.6 MYA and reveals SNVs that may underlie their differences. This assembly represents a large step towards a whole genome assembly of a commercial sugarcane cultivar. It includes a rich diversity of genes and homo(eo)logous resolution for a representative fraction of the gene space, relevant to improve biomass and food production.

ABSTRACT Background Sugarcane cultivars are polyploid interspecific hybrids of giant genomes, typically with 10–13 sets of chromosomes from 2 Saccharum species. The ploidy, hybridity, and size of the genome, estimated to have >10 Gb, pose a challenge for sequencing. Results Here we present a gene space assembly of SP80-3280, including 373,869 putative genes and their potential regulatory regions. The alignment of single-copy genes in diploid grasses to the putative genes indicates that we could resolve 2–6 (up to 15) putative homo(eo)logs that are 99.1% identical within their coding sequences. Dissimilarities increase in their regulatory regions, and gene promoter analysis shows differences in regulatory elements within gene families that are expressed in a species-specific manner. We exemplify these differences for sucrose synthase (SuSy) and phenylalanine ammonia-lyase (PAL), 2 gene families central to carbon partitioning. SP80-3280 has particular regulatory elements involved in sucrose synthesis not found in the ancestor Saccharum spontaneum. PAL regulatory elements are found in co-expressed genes related to fiber synthesis within gene networks defined during plant growth and maturation. Comparison with sorghum reveals predominantly bi-allelic variations in sugarcane, consistent with the formation of 2 “subgenomes” after their divergence ~3.8–4.6 million years ago and reveals single-nucleotide variants that may underlie their differences. Conclusions This assembly represents a large step towards a whole-genome assembly of a commercial sugarcane cultivar. It includes a rich diversity of genes and homo(eo)logous resolution for a representative fraction of the gene space, relevant to improve biomass and food production.