Polimorfismos nucleotidicos de genes envolvidos nas características químicas do grão de café. Complementaridade das estratégias in silico e in vivo

Abstract

A compreensão das bases genéticas da composição química do grão de café é indispensável para a gestão dos programas de melhoramento que têm como objetivo a qualidade da bebida. O desenvolvimento da genômica permite hoje a identificação de genes candidatos que são potencialmente envolvidos nessas características. Entretanto, a utilização destas novas ferramentas para o melhoramento depende da capacidade de identificar dentro de todos esses candidatos,, os que controlam a variabilidade das características entre genótipos. Essa identificação envolve o teste das relações entre os polimorfismos dos genes e a variabilidade fenotípica. A avaliação da diversidade nucleotídica pode ser feita de duas maneiras: usando as informações disponíveis nos bancos de dados EST (estratégia in silico) ou por seqüênciamento direto de genótipos de interesse (estratégia in vivo). O objetivo desse estudo foi avaliar o potencial da estratégia de analise de polimorfismos in silico para o café baseado nos bancos de dados disponíveis. Foram estudadas as vias da biossíntese da sacarose e dos diterpenos, compostos com efeitos na qualidade da bebida e na saúde humana, respectivamente. Essa busca permitiu a identificação de 1.1 polimorfismos para cada 100 bp para os 14 genes estudados. Uma avaliação da diversidade nucleotídica in vivo para alguns desses genes (via da biossíntese da sacarose) permitiu comparar essas duas estratégias. A estratégia in silico é complementar à estratégia in vivo permitindo uma avaliação geral dos níveis de polimorfismos dos genes numa larga escala em todo o genoma com um baixo custo.

The understanding of the genetic bases of coffee bean chemical composition is a requirement for breeding programs, which aim to improve coffee beverage quality. Nowadays, the development of the genomic toolkit allows the identification of candidate genes potentially controlling these traits. However, the direct utilization of these new tools for breeding relies on the ability to identify within this set of candidates the ones that are responsible for the variability observed between genotypes, i.e. the ones whose polymorphisms affect the variability of the traits of interest. Evaluation of the nucleotide diversity of the genes, which is a pre-requisite to test these associations, can be done in two ways: through the analysis of the EST libraries available (in silico strategy) or through direct sequencing of genotypes of interest (in vivo strategy). The purpose of this study was to evaluate the relevance of the in silico polymorphism discovery strategy in Coffea based on the EST libraries currently available. Genes for the biosynthetic pathways leading to sucrose and coffee specific diterpens (cafestol and kawheol) were analysed in silico. This strategy yielded the identification of 1.1 polymorphism per 100 bp in average for the 14 analysed genes, this result underlying the feasibility of this method for Coffee. Analysis of the nucleotide diversity in vivo for a few genes of the sucrose biosynthesis pathway allowed a comparison of the two strategies. The in silico discovery strategy is complementary to the in vivo one providing in a cost effective manner a first evaluation of nucleotide diversity at the whole genome level.