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Clonagem e caracterização de um novo gene putativo de resistência do cafeeiro a Hemileia vastatrix e aplicação na seleção assistida
(Universidade Federal de Viçosa, 2019-03-11) Almeida, Dênia Pires de; Caixeta, Eveline Teixeira; Zambolim, Laércio
A ferrugem do cafeeiro, causada pelo fungo Hemileia vastatrix, é uma das doenças mais preocupantes para a cafeicultura mundial. A alta variabilidade genética desse fungo e, consequentemente, o surgimento de novas raças do patógeno, tem resultado na suplantação da resistência de cultivares lançadas pelos programas de melhoramento genético. Para desenvolver cultivares com resistência durável, é essencial o entendimento dos genes de resistência envolvidos e seus mecanismos moleculares de atuação na resistência. Dessa forma, nesse estudo, foi realizada a clonagem e caracterização molecular de um novo gene (Receptor Like Kinase) presente no Híbrido de Timor (HdT) CIFC 832/2, uma das principais fontes de resistência dos programas de melhoramento. A clonagem foi realizada a partir de screening de uma biblioteca de clones BAC (Bacterial Artificial Chromosomes), usando um gene que foi selecionado de biblioteca subtrativa entre interação compatível e incompatível de Cafeeiro-H. vastatrix. A sequência da BAC selecionada foi analisada, sendo identificado dois genes putativo para resistência do cafeeiro. Por meio de RT-qPCR, um dos genes, denominado de HdT_LRR_RLK2 (Leucine-rich repeat rececptor like kinase), apresentou pico de expressão apenas na interação incompatível, sendo esse considerado um novo gene putativo de resistência do cafeeiro a H. vastatrix. A partir desse gene caracterizado, foi desenvolvido um marcador molecular funcional, o qual foi analisado e validado em um conjunto de clones de cafeeiros diferenciadores de raças de H. vastatrix e, então, usados na seleção assistida (SAM). Na SAM, cafeeiros em diferentes gerações de melhoramento foram analisados com o marcador funcional desenvolvido, além de outros marcadores previamente obtidos e associados a diferentes genes de resistência a H. vastatrix. Foi utilizado marcadores SCAR, CAPS e SSR flanqueando dois locos (genes maiores) de resistência a raças I, II e patótipo 001 de H. vastatrix, previamente localizados em mapa genético, além de marcador funcional originado de outro gene clonado (CC-NBS-LRR) alocado em outra região do mapa genético. Nesse trabalho, também foram usados os marcadores CBD-Sat207 e CBD-Sat235 associados ao gene Ck1 de resistência a Coffee Berry Disease (CBD). Essa doença se encontra presente somente no continente africano, no entanto, o uso dos marcadores permite realizar melhoramento preventivo para essa importante doença. Nas gerações F 2 , F 3 e Retrocruzamento Suscetível (RCS 2 ) (Híbrido de Timor UFV 443-03 x Catuaí Amarelo IAC 64), as plantas foram genotipadas e fenotipadas com a raça II de H. vastatrix, para validação dos marcadores. As populações F 3:4 e RCS 3 foram genotipados com os marcadores validados. Foram identificados na F 3:4 cafeeiros com o genótipo AABBCCDDEe e no RCS 3 , genótipo AaBbCcD_E_, sendo que o loco A, B, C e D correspondem aos quatro locos de resistência a H. vastatrix e E ao loco de resistência a CBD. A SAM permitu a identificação e obtenção de piramidação de múltiplos genes de resistência a ferrugem e a CBD. Os genótipos identificados serão usados para avanço de geração e plantados para os testes de campo. O uso das estratégias de SAM e piramidação de genes têm potencial de obtenção de resistência duradoura à doenças, além de reduzir tempo, espaço e custo dos testes de campo, por permitirem o descarte de plantas contendo os alelos recessivos nos diferentes locos.
Dosagem alélica em Coffea arabica: evidências de pareamento homeólogo e identificação de OTL associados à resistência a Hemileia vastatrix
(Universidade Federal de Viçosa, 2024-09-11) Alves, Danúbia Rodrigues; Caixeta, Eveline Teixeira; Almeida, Dênia Pires de; Pereira, Guilherme da Silva
Entre as 141 espécies do gênero Coffea, C. arabica e C. canephora são as mais cultivadas devido à sua relevância econômica, sendo o café arábica responsável por cerca de 57% da produção mundial. A espécie C. arabica é um alopoliploide resultante da hibridação natural entre C. eugenioides e C. canephora, seguida da duplicação de todo o genoma. Evidências moleculares recentes sugerem a ocorrência de rearranjos genômicos e trocas homeólogas no genoma da espécie, destacando a complexidade genética desse poliploide. Contudo, a base genética das cultivares de C. arabica é estreita, devido à sua origem recente e a gargalos evolutivos, o que compromete sua resistência a estresses bióticos e abióticos. A ferrugem do cafeeiro, causada pelo fungo Hemileia vastatrix é uma das doenças que mais causa prejuízo na produção do café arábica. O plantio de cultivares resistentes é a estratégia mais eficaz para controlar a doença, mas o alto potencial evolutivo do patógeno frequentemente supera a resistência das cultivares desenvolvida. Os programas de melhoramento genético de C. arabica têm se concentrado na seleção de progênies superiores e na transferência de genes de resistência durável, com destaque para o Híbrido de Timor (HdT). No Capítulo 1, foi apresentada uma revisão bibliográfica abordando temas relevantes que contribuíram para o embasamento e a elaboração dos capítulos subsequentes. No capítulo 2, foram investigados a dosagem alélica e possíveis pareamento homeólogos em C. arabica, utilizando genotipagem em larga escala com marcadores SNP em população F2. Os resultados indicaram menores distorções de segregação dos marcadores ao utilizar a chamada de variantes tetraploides em comparação com chamadas diploides, além de evidências para um suposto pareamento não preferencial entre os dois subgenomas que constituem a espécie. O capítulo 3, teve como objetivo identificar QTL relacionados à resistência de C. arabica às raças I, II, XXXIII e ao patótipo 001 de H. vastatrix, utilizando genotipagem em larga escala com marcadores SNP e mapeamento de QTL por análise de marcas individuais. Foram identificados QTL associadas à resistência às diferentes raças de H. vastatrix, incluindo marcas inéditas para a resistência à raça XXXIII e novas marcas para as raças I, II e o patótipo 001. As descobertas desta pesquisa têm implicações significativas para programas de melhoramento de C. arabica. Elas fornecem novas informações sobre o genoma da espécie, evidenciando a relevância de considerar a dosagem alélica e o pareamento homeólogo em estudos sobre esse alotetraploide, além de evidenciar regiões genômicas associadas à resistência a diferentes raças de H. vastatrix. Palavras-chave: alopoliploide; marcador molecular; melhoramento do cafeeiro; ferrugem do cafeeiro; snp.