UFV - DissertaçõesUniversidade Federal de Viçosa - Dissertaçõeshttp://www.sbicafe.ufv.br/handle/123456789/32024-03-29T11:22:35Z2024-03-29T11:22:35ZCaracterização fenotípica e molecular da resistência do cafeeiro Híbrido de Timor a Hemileia vastatrixPestana, Kátia Nogueirahttp://www.sbicafe.ufv.br/handle/123456789/142542024-03-25T22:32:54Z2010-07-16T00:00:00ZCaracterização fenotípica e molecular da resistência do cafeeiro Híbrido de Timor a Hemileia vastatrix
Pestana, Kátia Nogueira
Com o intuito de dar suporte aos programas de melhoramento do cafeeiro que visam à obtenção de cultivares resistentes à ferrugem (Hemileia vastatrix), neste trabalho objetivou-se estudar a herança da resistência do Híbrido de Timor UFV 443-03 e identificar marcadores moleculares ligados aos genes caracterizados. Para o estudo de herança foram avaliadas três populações originadas do cruzamento entre o progenitor resistente Híbrido de Timor UFV 443-03 e o cultivar suscetível Catuaí Amarelo (UFV 2148-57). Dessas plantas analisadas, 243 correspondem a uma população F2, 114 a retrocruzamento suscetível (RCs) e 87 a retrocruzamento resistente (RCr). A inoculação foi realizada com a suspensão de esporos (2 mg/mL) do isolado da Raça I de H. vastatrix, em discos foliares, com três repetições para as populações F2 e RCs e duas para RCr. As plantas do Catuaí Amarelo UFV 2148-57 foram suscetíveis em todas as inoculações, enquanto o Híbrido de Timor UFV 443-03, a planta F1 e as plantas do RCr foram resistentes. Pela análise de segregação das populações F2, obtiveram-se duas hipóteses significativas: uma de que a resistência do cafeeiro Híbrido de Timor UFV 443-03 a H. vastatrix era governada por dois genes dominantes e independentes (15:1; P = 63,10) e a outra de que era conferida por três genes, sendo dois dominantes e um recessivo (61:3; P = 8,87). Plantas do RCs foram utilizadas para a confirmação dos padrões de segregação e segregaram na proporção de 3:1 (P = 74,56), o que era esperado para dois e para três genes. Esse resultado indicou que a resistência desse Híbrido de Timor é condicionada por dois genes dominantes independentes ou três genes independentes (dois dominantes e um recessivo). Como a herança encontrada foi oligogênica (dois ou três genes), para a confirmação e identificação de marcadores moleculares ligados aos genes, estes foram tratados como QTL e, então, localizados em mapa genético de ligação. Para isso, os indivíduos da população F2 foram analisados com um total de 110 marcadores moleculares. Como 16 marcadores apresentaram distorção da razão de segregação mendeliana esperada, o mapa foi construído com 94 marcadores (62 AFLP, 28 SSR e 4 RAPD). Considerando um LOD score mínimo de 3 e máxima recombinação de 40%, os marcadores ficaram agrupados em 11 grupos de ligação, cobrindo uma distância de 964,31 cM do genoma, e 13 marcadores não se ligaram a nenhum dos grupos formados. O maior intervalo entre dois marcadores foi de 32,1 cM, e 68,57% dos marcadores não excederam 20 cM. A caracterização e identificação de QTLs foram realizadas com o auxílio de metodologias de marca simples e intervalo simples. Pela metodologia da marca simples foi possível identificar cinco marcadores associados aos QTLs pelos métodos da ANOVA, regressão e máxima verossimilhança. Esses QTLs foram confirmados pela metodologia de intervalo simples por meio da regressão e máxima verossimilhança. Dois QTLs foram identificados, um deles no grupo de ligação 2 a 0 cM do marcador 21a, explicando 9,6% da variação fenotípica. O outro ficou localizado no grupo de ligação 3 a 13 cM do marcador 43a, explicando 9,3% da variação fenotípica. Esses dois QTLs confirmam, em número e posição, que a resistência do cafeeiro Híbrido de Timor UFV 443-03 a H. vastatrix é governada por dois genes dominantes e independentes, mostrando, assim, a importância da genômica para a identificação destes genes. Cabe salientar que as informações deste trabalho são inéditas para o caso do cafeeiro e podem ser úteis em programas de melhoramento baseado em seleção assistida e na clonagem posicional do gene de resistência à ferrugem. Assim, os dados deste estudo deverão fornecer subsídios para futuros trabalhos de melhoramento visando à obtenção de populações mais resistentes e produtivas.; In order to support the breeding programs coffee that to aim to obtain cultivars resistant to rust (Hemileia vastatrix), this work aimed to study the resistance inheritance of Híbrido de Timor UFV 443-03 and identify molecular markers linked characterized genes. To study the inheritance were evaluated three populations originated from cross the Híbrido de Timor UFV 443-03 resistant parent and Catuaí Amarelo (UFV 2148-57) susceptible cultivar. These plants analyzed, 243 correspond to an F2 population of 114 susceptible backcrossing (BCs) and 87 resistant backcrossing (BCr). Inoculation was performed with a spore suspension (2mg/mL) isolated from the Race I of H. vastatrix in leaf discs, with three replicates for the F2 and RCs, and two for RCr. Plants of the Catuaí Amarelo UFV 2148-57 were susceptible in all inoculations, while the Híbrido de Timor UFV 443-03, the plant F1 and the BCr plants were resistant. Segregation analysis of F2 populations obtained two significant cases, the resistance of a coffee Híbrido de Timor UFV 443-03 the H. vastatrix was governed by two independent and dominant genes (15:1, P = 63.10) and the other three genes is conferred by two dominant and one recessive (61:3, P = 8.87). Plants of the BCs were used to confirm the segregation patterns, which segregated in a rate of 3:1 (P = 74.56), expected segregation for two and three genes. This result demonstrate that the resistance of the Híbrido de Timor is conditioned by two dominant independent genes or three independent genes (two dominant and one recessive). As was found oligogenic inheritance (two or three genes), for confirmation and identification of molecular markers linked to genes, they were treated as QTL, and then located in link genetic map. For this, subjects in the F2 population were analyzed with a total of 110 molecular markers. As 16 markers showed distortion of Mendelian segregation expected rate, the map was constructed with 94 markers (62 AFLP, 28 SSR and 4 RAPD). Whereas a LOD score minimum of three and of 40% recombination maximum, the markers were grouped into 11 linkage groups covering a distance 964.31 cM of the genome, with 13 markers not in any of the linkage groups formed. The longest interval between two markers was 32.1 cM and 68.57% of the markers did not exceed 20 cM. The characterization and identification of QTLs were performed by simple mark and simple interval methods. Methodology of the simple mark was possible to identify markers five associated with QTLs by the methods of ANOVA, regression and maximum likelihood. These QTLs were confirmed by simple interval methodology by means of regression and maximum likelihood. Two QTLs were identified in a 2 linkage group the 0 cM marker 21a, explaining 9.6% of the phenotypic variation. The other was located in 3 linkage group to 13 cM marker 43a, explaining 9.3% of the phenotypic variation. These two QTLs confirm the number and position in the coffee resistance Híbrido de Timor UFV 443-03 H. vastatrix is governed by two independent and dominant genes, thus demonstrating the importance of genomics to identify them. It should be noted that the information obtained in this study are unique to coffee, which may be useful in breeding programs based on assisted selection and positional cloning of the gene for rust resistance. So, should provide support for future breeding populations to obtain more productive and resistance.
Dissertação de mestrado defendida na Universidade Federal de Viçosa.
2010-07-16T00:00:00ZCaracterização de uma região genômica do híbrido de timor CIFC 832/2 associada à resistência à Hemileia vastatrixAlves, Danúbia Rodrigueshttp://www.sbicafe.ufv.br/handle/123456789/142532024-03-25T22:31:53Z2019-07-31T00:00:00ZCaracterização de uma região genômica do híbrido de timor CIFC 832/2 associada à resistência à Hemileia vastatrix
Alves, Danúbia Rodrigues
A ferrugem do cafeeiro, causada pelo fungo biotrófico Hemileia vastatrix é a principal doença de importância econômica dessa cultura, sendo responsável por grandes prejuízos à cafeicultura mundial. Novas raças do patógeno têm surgido infectando cultivares de café comercializados como resistentes a essa doença. Desse modo, devido ao alto potencial adaptativo do fungo, a busca por cafeeiros resistentes a essa doença é uma atividade recorrente nos programas de melhoramento. Estudos com o Híbrido de Timor (HdT), tem sido realizados em pesquisas que visam resistência durável à ferrugem e outras doenças do cafeeiro. Compreender a natureza da resistência duradoura em genótipos do HdT e descrever os genes envolvidos na defesa das plantas é fundamental para o uso eficiente dos recursos disponíveis nesse híbrido natural. A utilização de ferramentas moleculares e de bioinformática tem mostrado resultados significativos para a ampliação do conhecimento dos genes envolvidos no patossistema Coffea - H. vastatrix. Desse modo, objetivou-se com esse estudo sequenciar e caracterizar, por meio de análises de bioinformática, uma região do genoma do Híbrido de Timor CIFC 832/2, que contém marcadores associados à resistência à H. vastatrix. Para isso foi realizado o sequenciamento do clone BAC 70-22F contendo a marca funcional de resistência, por meio da Plataforma Illumina MiSeq (paired – end reads). Posteriormente foi feita a montagem dos contigs e a predição dos genes. Realizou-se a anotação gênica com base nos genomas de Coffea arabica, Coffea canephora e Coffea eugenioides, utilizando a ferramenta BLAST. A anotação gênica revelou a presença de genes candidatos relacionados ao mecanismo de resistência de hospedeiros contra patógenos. Foram anotados 991 genes do clone BAC 70-22F. Desses genes, 340 foram anotados com similaridade com o genoma de C. arabica (var. Caturra), 337 com o genoma de C. eugenioides e 314 com o genoma de C. canephora (clone IF 200). Com base na anotação gênica foram selecionadas duas sequências de genes candidatos a receptores like kinases (RLK) e desenhados primers para estudo do perfil de expressão gênica durante a interação Coffea - H. vastatrix. Um possível gene de resistência, LRR receptor-like serine/threonine-protein kinase GSO2, foi descrito e apresentou um perfil de expressão correspondente a uma resposta de resistência pré-haustorial. O outro possível receptor like kinase em estudo, apresentando um domínio LRR, exibiu uma diminuição na expressão gênica pré-haustorial em genótipos incompatíveis. As análises filogenéticas desses genes, bem como os estudos de identidade e similaridade genética da região genômica clonada, demonstraram uma relação mais próxima entre o clone BAC 70-22F e a espécie C. arabica e corroboram com a diversidade genética descrita para o HdT. Os resultados sugerem que a região genômica clonada do HdT CIFC 832/2 possui importantes genes candidatos a resistência do cafeeiro à H. vastatrix e apresentam informações relevantes para ampliar o conhecimento sobre o HdT, podendo contribuir para futuros planejamentos de estratégias de melhoramento do cafeeiro.; Coffee leaf rust, caused by the biotrophic fungus Hemileia vastatrix is the main disease of economic importance of this crop, being responsible for major damages to world coffee. New races of the pathogen have emerged infecting coffee cultivars marketed as resistant to this disease. Thus, due to the high adaptive potential of the fungus, the search for coffee resistant to this disease is a recurrent activity in breeding programs. Studies with the Híbrido de Timor (HdT) have been conducted in research aimed at durable resistance to rust and other coffee diseases. Understanding the nature of enduring resistance in HdT genotypes and describing the genes involved in plant defense is critical to the efficient use of the resources available in this natural hybrid. The use of molecular and bioinformatics tools has shown significant results to increase the knowledge of the genes involved in the Coffea - H. vastatrix pathosystem. Thus, the aim of this study was to sequencing and characterize, through bioinformatics analysis, a region of the Híbrido de Timor CIFC 832/2 genome, which contains markers associated with resistance to H. vastatrix. For this, the sequencing of clone BAC 70-22F containing the functional resistance mark was performed by means of the Illumina MiSeq Platform (paired - end reads). Subsequently, the contigs were assembled and the genes predicted. Genic annotation was performed based on the genomes of Coffea arabica, Coffea canephora and Coffea eugenioides, using the BLAST tool. The gene annotation revealed the presence of candidate genes related to the mechanism of host resistance against pathogens. 991 genes of clone BAC 70-22F were noted. Of these genes, 340 were noted similarly with the C. arabica genome (var. Caturra), 337 with the C. eugenioides genome and 314 with the C. canephora genome (clone IF 200). Based on the gene annotation, two sequences of candidate genes receptor like kinases (RLK) were selected and primers designed to study the gene expression profile during the Coffea - H. vastatrix interaction. A possible resistance gene, receptor-like serine / threonine protein kinase GSR2 LRR, has been described and has an expression profile corresponding to a pre-haustorial resistance response. The other possible receptor like kinase under study, presenting an LRR domain, exhibited a decrease in pre-haustorial gene expression in incompatible genotypes. Phylogenetic analyzes of these genes, as well as genetic identity and similarity studies of the cloned genomic region, demonstrated a closer relationship between clone BAC 70-22F and C. arabica and corroborated the genetic diversity described for HdT. The results suggest that the cloned genomic region of HdT CIFC 832/2 has important candidate genes for resistance to H. vastatrix coffee and presents relevant information to increase knowledge about HdT and may contribute to future planning of coffee breeding strategies.
Dissertação de mestrado defendida na Universidade Federal de Viçosa.
2019-07-31T00:00:00ZDiversidade, estrutura populacional e caracterização fisiológica de raças de Hemileia vastatrixCabral, Patrícia Gonçalves Castrohttp://www.sbicafe.ufv.br/handle/123456789/142522024-03-25T22:30:59Z2013-02-13T00:00:00ZDiversidade, estrutura populacional e caracterização fisiológica de raças de Hemileia vastatrix
Cabral, Patrícia Gonçalves Castro
O fungo Hemileia vastatrix possui várias raças fisiológicas que refletem consideravelmente na sua diversidade genética. Nesse estudo, trinta e oito isolados monopustulares de H. vastatrix foram caracterizados em dezenove raças fisiológicas, dentre elas, as raças XXIX e XXX, relatadas pela primeira vez no Brasil. Onze novas raças, com diferentes combinações de genes de virulência, denominadas de UFV-Hv-01, UFV-Hv-02, UFV-Hv-03, UFV-Hv-04, UFV-Hv-05, UFV-Hv-06, UFV-Hv-07, UFV-Hv-08, UFV-Hv-09, UFV-Hv-10 e UFV-Hv-11 foram identificadas. Essas raças não possuem correspondência com outras raças de H. vastatrix descritas na literatura. A diversidade e estrutura genética de H. vastatrix foram analisadas em 115 isolados monopustulares, utilizando sete combinações de oligonucleotídeos AFLP, com o objetivo de verificar a influência do hospedeiro e da origem geográfica na estrutura genética da população do patógeno. Os isolados analisados, provenientes de Coffea arabica, C. canephora, derivados de Híbrido de Timor e Icatú (HDTI), foram coletados nos cinco principais Estados produtores de café do Brasil. A população de H. vastatrix apresentou baixo nível de diversidade genotípica, sendo obtidos 68 padrões AFLP. A diversidade gênica (h) na população de H. vastatrix foi de 0,027 e a hipótese de acasalamento ao acaso foi rejeitada na população total. Os isolados não apresentaram correlação entre distância geográfica e similaridade genética (r = -0,024, P = 0,74), indicando a ocorrência de dispersão dos urediniosporos à longas distâncias. A diferenciação genética (GST) entre as populações de H. vastatrix definidas por hospedeiro foi de 0,15 e nas populações definidas por Estado foi de 0,12. A análise de agrupamento dos dados AFLP não revelou a formação de grupos entre os isolados da mesma origem geográfica e hospedeiro, nem entre isolados de uma mesma raça fisiológica, embora a similaridade genética tenha sido superior a 90%. A AMOVA revelou que 90% da distribuição genética do patógeno ocorre entre os isolados dentro da subpopulação. O baixo grau de diferenciação nas populações de H. vastatrix no Brasil é consistente com a sua introdução, relativamente recente, e com a suscetibilidade à ferrugem apresentada pelos cultivares resistentes e derivados de HDTI. A elevada variação dentro das subpopulações sugere uma alta taxa evolutiva do patógeno e pode explicar a suplantação da resistência nos derivados de HDTI.; The fungus Hemileia vastatrix has many physiological races, reflecting in its great genetic diversity. Thirty eight single-pustule isolates of H. vastatrix were characterized in nineteen physiological races. Among them, the races XXIX and XXX were detected for the first time in Brazil. Eleven new physiological races with different combinations of virulence genes, denominated of UFV-Hv-01, UFV-Hv-02, UFV-Hv-03, UFV-Hv-04, UFV-Hv-05, UFV-Hv-06, UFV-Hv-07, UFV-Hv-08, UFV-Hv-09, UFV-Hv-10 and UFV-Hv-11 were also identified. These races do not possess any correspondence with other races of H. vastatrix described in the literature. The genetic structure and diversity of H. vastatrix were analyzed in 115 single-pustule isolates using seven AFLP primers combinations aiming to infer the importance of the host and geographic origin in the genetic structure of the pathogen population. The isolates collected from Coffea arabica, C. canephora, Híbrido de Timor and Icatú derivatives (HDTI) were sampled from five main coffee production Brazilian States. Genotypic diversity in the population of H. vastatrix was low, with 68 patterns AFLP. Genic diversity (h) in the population of H. vastatrix was 0.027 and the random mating possibility was rejected in total population. The lack of correlation between the geographical distance and the genetic similarity (r = -0.024, P = 0.74) suggests the occurrence of urediniospores dispersion to long distances. The genetic differentiation (GST) between H. vastatrix populations defined by host was 0.15 and in the populations defined by States was 0.12. Cluster analysis of AFLP data did not divide the isolates from the same geographical origin and host, neither the same physiological race, although the genetic similarity was above 90%. The molecular analysis of variance revealed that 90% of the genetic distribution occurred between the isolates within the subpopulation. The low level of genetic differentiation in the populations was consistent with the recent introduction of the H. vastatrix in Brazil and the susceptibility of the coffee resistant varieties and derivatives of HDTI to coffee leaf rust. The high level of variation within subpopulations suggests a high evolutionary rate of the pathogen and it may explain the overcoming of resistance of the HDTI derivatives.
Dissertação de mestrado defendida na Universidade Federal de Viçosa.
2013-02-13T00:00:00ZClorantraniliprole em bicho-mineiro do cafeeiro ( Leucoptera coffeella): biologia e comportamentoSouza, Diego dos Santoshttp://www.sbicafe.ufv.br/handle/123456789/142512024-03-25T22:29:55Z2022-02-18T00:00:00ZClorantraniliprole em bicho-mineiro do cafeeiro ( Leucoptera coffeella): biologia e comportamento
Souza, Diego dos Santos
As tendências comportamentais dos insetos podem impactar diretamente a eficiência da tática de controle químico, pois podem reduzir a exposição dos indivíduos ao inseticida. No caso de moléculas mais recentes como o clorantraniliprole, a resistência já vem sendo reportada no bicho-mineiro do cafeeiro (Leucoptera coffeella, Guérin- Mèneville & Perrottet, 1842), principal praga da cultura do café na região Neotropical. Compreender como o inseticida afeta o comportamento e a biologia da espécie é crucial para o manejo adequado da molécula e estender a sua eficiência no campo. Assim, o objetivo deste estudo foi avaliar os efeitos do clorantraniliprole em aspectos comportamentais e da biologia em populações de L. coffeella. Adultos foram utilizados em bioensaios de preferência para oviposição, com e sem chance de escolha, utilizando mudas de cafeeiro tratadas ou não com clorantraniliprole. Os adultos foram, também, submetidos a bioensaios de sobrevivência e quantificação da taxa respiratória após a exposição ao inseticida [0,078 mg i.a. mL-1, equivalendo a 90 g.p.c. ha-1 (31,5 g i.a. ha-1) com volume de calda de 400 L ha-1]. O desenvolvimento e a mortalidade foram acompanhados após exposição ao clorantraniliprole durante a fase de ovo e o consumo foliar das larvas foi mensurado por meio de imagens de raio X. A presença do inseticida não afetou o comportamento das fêmeas para escolha do local de oviposição em nenhuma das populações nos dois bioensaios realizados. A população de Barreiras (BA) apresentou maior probabilidade de sobrevivência ao inseticida em relação à população de Viçosa (MG), maior consumo foliar total, menores tempos letais medianos e taxas respiratórias (p > 0.001) foram observados para adultos desta mesma população. Os resultados aqui apresentados fornecem subsídios para o aperfeiçoamento do uso do clorantraniliprole no controle de L. coffeella e para compreensão de como as populações da espécie estão se comportando na presença da molécula. Palavras-chave: Diamida antranílica. Comportamento. Taxa respiratória. Tempo letal.; The behavioral tendencies of insects can directly impact the efficiency of chemical control tactics, as they can reduce the exposure of individuals to the insecticide. In the case of newer molecules such as chlorantraniliprole, resistance has already been reported in the coffee leaf miner (Leucoptera coffeella, Guérin-Mèneville & Perrottet, 1842), the main pest of the coffee crop in the Neotropics. Understanding how the insecticide affects the behavior and biology of the species is crucial for the proper management of the molecule and extending its efficiency in the field. The objective of this study was to evaluate the effects of chlorantraniliprole on behavioral aspects and biology in populations of L. coffeella. Adults were used in bioassays of oviposition preference, with and without choice, using coffee seedlings treated or not with chlorantraniliprole. Adults were also submitted to survival bioassays and respiration rate quantification after exposure to the insecticide [0.078 mg a.i. mL-1, equivalent to 90 g.p.c. ha-1 (31.5 g a.i. ha-1) with a 400 L ha-1 spray volume]. Development and mortality were followed after exposure to chlorantraniliprole during the egg stage and larval leaf consumption was measured using X-ray images. The presence of the insecticide did not affect the behavior of females for oviposition site selection in either population in the two bioassays performed. The population from Barreiras (BA) showed higher probability of survival to the insecticide compared to the population from Viçosa (MG), higher total leaf consumption, lower median lethal times and respiration rates (p > 0.001) were observed for adults from this same population. The results presented here provide subsidies for improving the use of chlorantraniliprole in the control of L. coffeella and for understanding how populations of the species are behaving in the presence of the molecule. Keywords: Anthranilic diamide. Behavior. Respiration rate. Lethal time.
Dissertação de mestrado defendida na Universidade Federal de Viçosa.
2022-02-18T00:00:00Z