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Agricultura natural em um sistema agroflorestal de café beneficia a matéria orgânica do solo e a biodiversidade da fauna edáfica
(Universidade Federal de Viçosa, 2024-06-18) França, Emmeline Machado; Soares, Emanuelle Mercês Barros; Cardoso, Irene Maria; Carvalho, André Mundstock Xavier de
A fauna edáfica é um componente essencial das relações tróficas e funcionais em ecossistemas agrícolas e naturais, visto que desempenha um papel crucial na modificação das propriedades físicas, químicas e microbiológicas do solo. Sua atuação contribui para a saúde e estabilidade dos ecossistemas, promovendo a sustentabilidade desses ambientes. No entanto, atualmente, os impactos dos usos e manejos da terra na biodiversidade da fauna do solo permanece pouco estudado, particularmente em regiões tropicais, como a região da Zona da Mata de Minas Gerais, parte do bioma Mata Atlântica. Nesta pesquisa, foi avaliado o impacto do uso e manejo da terra a fim de compreender i) a relação entre matéria orgânica do solo e a riqueza e abundância da macro e mesofauna, ii) o impacto dos sistemas de cultivo na multifuncionalidade da fauna do solo e iii) o impacto do uso/manejo da terra na diversidade de artrópodes do solo, nomeadamente Chilopoda, Diplopoda e Arachnida. No final da estação chuvosa, em abril de 2022, monólitos (25 x 25 x 20 cm) foram coletados e divididos em duas camadas de solo (0-10 e 10-20 cm) e uma camada de serapilheira. Essas amostragens foram realizadas sob mata nativa (MN), uma lavoura de café convencional em pleno solo (PSC) e uma lavoura de café em sistema agroflorestal manejado de acordo com os princípios da agricultura natural (SAFN). No momento da remoção dos monólitos, a umidade do solo e a temperatura foram avaliadas com um sensor portátil a amostras de solo foram coletadas para determinações de atributos físicos, químicos e microbiológicos do solo Todos os organismos visíveis nas camadas amostradas dos monólitos foram triados em até 48 horas após a remoção dos blocos. Em geral, a abundância (N) e a riqueza (S) da fauna na serapilheira foram maiores em SAFN comparado ao PSC. No solo, o PSC apresentou N e S semelhantes ao SAFN, possivelmente devido à abundância predominante da espécie de minhoca exótica e peregrina, Pontoscolex corethrurus, no sistema convencional. Na serapilheira, alguns grupos apresentaram N e S mais elevados no SAFN em comparação ao PSC, particularmente adultos e larvas de Coleoptera, Heteroptera e Auchenorryncha. No total, cerca de 3.200 indivíduos foram identificados, distribuídos em 26 táxons e 277 morfoespécies. Três espécies desconhecidas pela comunidade científica foram identificadas, sendo até o presente momento, uma delas descrita a partir do exemplar coletado na presente tese, indicando que o papel desses organismos no solo ainda é subestimado e ainda não foi totalmente explorado. No geral, a maior riqueza foi observada no solo sob o MN, seguido pelo SAFN e o PSC. A presente tese destaca o paradoxo da exuberante riqueza da biodiversidade edáfica brasileira e o baixo conhecimento existente a cerca desta comunidade. As práticas da agricultura natural utilizadas no manejo do café em sistema agroflorestal demonstram potencial significativo para promover o armazenamento de carbono no solo, o aumento do pH, a retenção de água no solo e o beneficiamento de diversos grupos taxonômicos e funcionais da fauna edáfica, contribuindo para a redundância funcional (ou similaridade funcional) entre as espécies, o que pode levar ao aumento da resiliência do sistema frente as mudanças climáticas e antropogênicas. Palavras-chave: Ecologia do solo; diversidade funcional; diversidade taxonômica; mesofauna edáfica; macrofauna edáfica
“Emocoffee”: um novo instrumento para avaliação da resposta emocional e afetiva do consumidor ao café
(Universidade Federal de Viçosa, 2024-05-06) Costa, Ana Alice da Silva Xavier; Minim, Valéria Paula Rodrigues; Lima Filho, Tarcísio; Noronha, Regina Lúcia F. de
O papel das emoções dentro do Estudo do Consumidor vem sendo alvo de intensas discussões pela comunidade científica nos últimos anos. Os estudos vêm evidenciando que as emoções possuem grande impacto no comportamento e nas decisões de consumo, inclusive para os alimentos. Para o setor cafeeiro, esse cenário não é diferente. Pesquisas recentes demonstraram que o café é capaz de evocar diferentes emoções e por este motivo instrumentos capazes de avaliar as emoções associadas ao café vêm sendo desenvolvidos. No entanto, ainda são poucos os questionários disponíveis na literatura desenvolvidos especificamente para o café. Observa- se que nenhum deles foi construído considerando o público brasileiro, o qual possui uma relação diferenciada com esta matéria-prima, já que o Brasil se enquadra como o maior produtor e o segundo maior consumidor do mundo. Além disto, os questionários já disponíveis apresentam um grande número de termos, sem nenhum contexto, que poderão contribuir para ambiguidade de significados. Assim, objetivou-se propor um novo instrumento de avaliação de emoções associadas a café voltado para o consumidor brasileiro e que apresente um número reduzido de termos dentro de um contexto. Para isso, este trabalho foi dividido em três capítulos. No primeiro, apresentou-se a etapa de levantamento de termos para a construção do questionário, utilizando para isto técnica de entrevista associada à análise sensorial. O conteúdo das entrevistas foi avaliado por meio de técnicas de análise lexical com auxílio do software IRaMuTeQ. A combinação entre técnicas sensoriais e de análise léxica mostrou-se como um excelente instrumento para a captação da linguagem real dos consumidores na expressão de suas emoções relacionadas ao café. Assim, o instrumento desenvolvido pode ser utilizado na construção de um vocabulário específico para o público estudado. No segundo capítulo, os termos obtidos na etapa anterior foram estudados e refinados por um grupo de foco composto de consumidores de café. Além de refinar os termos, os consumidores também sugeriram que o questionário utilizado apresentasse frases completas ao invés de termos soltos e que fosse acompanhado de imagens, com o intuito de reduzir a ambiguidade dos termos. A partir das sugestões dos participantes do grupo de foco, o questionário foi construído e aplicado para a avaliação da resposta emocional e afetiva à diferentes amostras de café. O questionário construído foi denominado de EmoCoffee e foi efetivo na diferenciação das amostras tendo como base a aceitação e as emoções evocadas. O terceiro capítulo aborda a aplicação do EmoCoffee para a avaliação do efeito da embalagem sobre a resposta afetiva ao café. Este instrumento se adequou ao uso de uma escala de intensidade pois conseguiu captar mudanças no perfil emocional e de aceitação das amostras de café, quando este foi servido na presença de diferentes embalagens. Assim, o EmoCoffee é útil na avaliação do perfil emocional de diferentes tipos de bebida de café, avaliação de contexto de consumo bem como no estudo do impacto de diversos elementos associados ao café, como as informações contidas nas embalagens. Por ser uma escala específica, este novo instrumento contribui para que empresas, pesquisadores e entusiastas da área tenham acesso a informações mais claras e profundas sobre a experiência emocional do consumo desta bebida. Por ser uma escala curta, sua aplicação é fácil e prática, tornando-se mais vantajosa que outros instrumentos disponíveis na literatura.
Identificação e caracterização de análogo de gene de resistência (RGA) envolvido na interação cafeeiro-Hemileia vastatrix
(Universidade Federal de Viçosa, 2020-02-17) Castro, Isabel Samila Lima; Caixeta, Eveline Teixeira; Zambolim, Laércio; Mendes, Tiago Antônio de Oliveira
A ferrugem do cafeeiro, causada pelo fungo biotrófico Hemileia vastatrix, é considerada a principal doença dessa cultura, sendo responsável por perdas na ordem de 30 a 50% da produção, caso medidas de prevenção e controle não sejam adotadas. Apesar da eficiência dos fungicidas, o uso de variedades resistentes é a melhor alternativa para o controle da doença por ser eficiente, econômico e sustentável. No entanto, a obtenção de cultivares com resistência durável tem sido um constante desafio para os melhoristas, devido ao surgimento de novas raças do patógeno capazes de suplantar a resistência. Embora o processo infeccioso de H. vastatrix seja bem compreendido, informações acerca da interação com o hospedeiro são escassas. Estudos de genômica funcional tem contribuído para o entendimento dos mecanismos moleculares envolvidos na interação planta-patógeno, assim como para a identificação de genes codificadores de proteínas envolvidas nas vias de resposta de defesa da planta. Sendo assim, o objetivo desse trabalho foi a identificação e caracterização de um Análogo de Gene de Resistência (Resistance Gene Analog - RGA) potencialmente envolvido na resposta de defesa do cafeeiro à H. vastatrix raça XXXIII. Para isso, um RGA candidato foi selecionado a partir de dados do transcriptoma da interação cafeeiro-H. vastatrix raça XXXIII, com o potencial envolvimento no mecanismo de defesa da planta. A análise de expressão gênica do RGA mostrou diferença significativa entre variedades resistente e suscetível. Foi realizado o rastreamento do RGA em uma biblioteca de clones BAC (Bacterial Artificial Chromosome) obtida do Híbrido de Timor (HdT) CIFC 832/2. O sequenciamento do clone BAC e a sua análise estrutural revelou um loco gênico altamente similar a um loco do genoma de Coffea arabica. Foram identificados três RGAs e as análises de filogenia utilizando esses genes confirmaram a similaridade dessa região com os genomas disponíveis de C. arabica. Para identificar qual dos três RGAs possui importância na resposta de defesa do cafeeiro à H. vastatrix, primers específicos para cada RGA foram construídos e utilizados para amplificação de DNA de cafeeiros diferenciadores de raças de H. vastatrix e para análises de expressão gênica em genótipos resistentes e suscetíveis. Os três RGAs foram amplificados em todos os cafeeiros diferenciadores de raças. Assim, a diferença entre os genótipos resistentes e suscetíveis poderia estar no nível de expressão desses genes. Análises de expressão mostraram que o RGA4 possivelmente é o gene que mantém a função envolvida com a resistência do cafeeiro à H. vastatrix raça XXXIII. Além disso, os resultados de expressão corroboram com a ideia de resistência pré-haustorial sugerida para a mesma interação. Palavras-chave: Bioinformática. Ferrugem do cafeeiro. Fungos fitopatogênicos. Relações hospedeiro-parasito. Resistência.
Terroir de café em lavouras no município de Araponga - MG
(Universidade Federal de Viçosa, 2012-06-05) Silva, Samuel de Assis; Queiroz, Daniel Marçal de; Pinto, Francisco de Assis de Carvalho; Santos, Nerilson Terra
O café é um produto que tem seu valor estipulado em função da sua qualidade e esta é dependente das características do local onde esse é produzido. A diferenciação dos cafés através da noção de terroir permite determinar áreas potenciais para a produção de cafés especiais e caracterizar o tipo de café característico dessas áreas, explorando suas potencialidades. O estudo dos terroirs está relacionado à compreensão de um território comumente pequeno, em que diferentes fatores locais conferem qualidades distintas aos produtos. O objetivo desse trabalho foi caracterizar e delimitar terroirs de produção de café de lavouras no município de Araponga MG, definir a influência de variáveis climáticas, de solo e da topografia sobre os terroirs e a qualidade, e utilizar um sistema de visão artificial para estimar a qualidade da bebida. Os dados foram coletados em quatro lavouras do município de Araponga MG, as quais foram escolhidas considerando as diferenças significativas entre si, principalmente no que diz respeito a altitude das mesmas. Foram coletadas amostras de frutos cereja em cada um dos talhões de cada lavoura, as quais foram utilizadas para determinar a qualidade global do café e suas características sensoriais peculiares. Desses frutos mediram-se o teor de sólidos solúveis (º Brix) com auxílio de um refratômetro portátil, o comportamento espectral utilizando um espectroradiômetro com iluminação artificial e as características colorimétricas através de imagens digitais obtidas com câmeras fotográficas. A influência do clima sobre os terroirs e sobre a qualidade do café foi avaliada em função da umidade relativa do ar, temperatura, radiação solar e número médio de horas de luz. O solo dos terroirs foi caracterizado com base em seus atributos físicos texturais e quanto à sua formação e material de origem. A qualidade do café foi avaliada por meio da análise de suas características físicas e pela análise sensorial, segundo as regras de competições nacionais e internacionais da Associação Americana de Cafés Especiais (SCAA). A definição dos terroirs de produção de café foi feita à partir das notas globais dos cafés das fazendas e também de suas características peculiares. A fazenda do Boné se destacou em relação às demais com base na qualidade global média e também nos valores médios de doçura e sabor dos cafés. O município de Araponga MG possui mais de um terroir de produção de café caracterizado por dois distintos extratos de altitude e que exercem influencia singular sobre a qualidade dos cafés colhidos, tornando-os diferenciáveis. A qualidade do café é dependente do terroir, e este, por sua vez, da altitude, da posição da lavoura e das características microclimáticas. A qualidade global do café apresenta correlação significativa com os valores de Banda R e reflectância dos frutos. Os valores de º Brix não apresentaram correlação significativa com a qualidade do café. É possível utilizar os valores de Banda R e de reflectância na banda do vermelho dos frutos cereja para a estimativa dos valores de qualidade global do café, sendo viável a adoção de um sistema simplificado para aquisição das imagens.
Distribuição espacial do café na região das matas de Minas
(Universidade Federal de Viçosa, 2015-12-11) Faria, Maola Monique; Fernandes Filho, Elpídio Inácio; Ferreira, Williams Pinto Marques; Francelino, Márcio Rocha
A Região das Matas de Minas caracteriza-se pelo seu relevo movimentado sob solos intemperizados e de baixa fertilidade natural. Originalmente, a região era coberta por matas que, em sua maioria, foram derrubadas dando lugar à de lavouras de café e de pastagens. O mapeamento das áreas cafeeiras a partir do uso de sensoriamento remoto ainda constitui um desafio para os pesquisadores. Diante disso, o presente estudo tem por objetivo mapear o uso e a cobertura do solo, com ênfase nas áreas cultivadas com café, da região das Matas de Minas a partir do emprego do classificador Random Forest. O estudo foi realizado utilizando-se as bandas 1 a 7 do Landsat 8 de 02 de agosto de 2013 com correção atmosférica. O processamento dos dados foi feito utilizando os softwares ArcGis 10.1 e R 3.2. Realizou-se a coleta de 8.500 amostras distribuídas de forma aleatória em toda a área de estudo e envolvendo todas as oito classes de uso de interesse no estudo, a saber: café, mata, eucalipto, solo, água, pastagem, nuvem e sombra. Com base no arquivo de amostras foram extraídos os valores de radiância de cada banda da imagem Landsat 8. A classificação foi realizada utilizando-se a interface do software R. Para avaliar o grau de sobreposição espectral das classes de uso do conjunto de amostras foi utilizado o índice de separação de classes de Jefferyes-Matusita. Para a avaliação da exatidão da classificação foi utilizado o índice Kappa e Kappa condicional. Ao se empregar um conjunto de 80 pixels por classe foi suficiente para se obter bons resultados para todos os classificadores avaliados. O refinamento do conjunto de amostras propiciou a melhora do índice de separabilidade Jefferyes-Matusita dentre as classes florestais envolvidas no presente estudo: café, mata e eucalipto. A cultura cafeeira, na região das Matas de Minas, recobre 424.705,50 hectares.
A shot of resilience: evaluating the potential of parametric drought insurance for non irrigated coﬀee crops in southern Minas Gerais
(Universidade Federal de Viçosa, 2024-02-22) Schmidt, Luís Alberto Campos; Braga, Marcelo José; Lavorato, Mateus Pereira
Coﬀee production in Brazil, particularly in the South/Southwest region of Minas Gerais, faces challenges due to increasing drought frequency and severity. This study investigates the feasibility of parametric drought insurance as a risk management tool for non-irrigated coﬀee growers in this region. We analyze historical coﬀee yield data and weather data to assess the eﬀectiveness of parametric drought insurance in reducing risk exposure. Diﬀerent payout structures are proposed, considering trigger levels, payout intervals, and the unique biennial bearing cycle of coﬀee trees. The performance of these contracts is evaluated under diﬀerent scenarios to account for premium loading and government subsidies. Results demonstrate the potential of parametric drought insurance to mitigate income volatility during dry years. The ﬁnancial safety net provided by the insurance can be particularly beneﬁcial for risk-averse coﬀee growers. Furthermore, our ﬁndings suggest that parametric insurance might require continued subsidies to achieve widespread adoption, especially considering risk-averse farmers who are more sensitive to basis risk. By estimating the relationship between drought indices and yields across diﬀerent yield distribution quantiles for various municipalities over time, this study provides a more robust understanding of how droughts aﬀect yields at diﬀerent points in the distribution. Subsequently, this study evaluates the eﬀectiveness of the proposed insurance product from the perspective of coﬀee farmers through eﬃciency analysis. First, we compare the ﬁnal wealth trajectories of farmers with and without insurance, considering downside risks measured by mean-semivariance. Second, we evaluate whether the insurance oﬀers an attractive risk-return trade-oﬀ for diﬀerent risk aversion proﬁles using Stochastic Eﬃciency with Respect to a Function (SERF). This study contributes to advancements in agricultural risk management strategies by oﬀering a comprehensive analysis of parametric drought insurance for tree crops, particularly coﬀee. It oﬀers valuable insights for policymakers and insurance providers seeking to enhance risk management strategies for coﬀee growers in Brazil. Keywords: Parametric drought insurance. Coﬀee production. Agricultural risk manage- ment. Basis risk. Panel Quantile Regression. Eﬃciency analysis.
Resíduos de glyphosate em grãos de café determinados por LC-MS/MS
(Universidade Federal de Viçosa, 2024-03-19) Paiva, Ana Carolina Pereira; Silva, Antonio Alberto da; Queiroz, Maria Eliana L. R. de
O glyphosate é amplamente aplicado em diversas culturas de grande interesse econômico em todo o mundo. Dentre estas culturas, destaca-se o café, cujo maior produtor mundial é o Brasil. Acredita-se que aplicações inadequadas do glyphosate podem levar à contaminação de grãos de café. Desta forma, encontrar maneiras de se realizar o monitoramento de resíduos deste herbicida nos grãos é de fundamental importância. Neste sentido, este trabalho se propôs a desenvolver um método para detecção e quantificação de resíduos de glyphosate em grãos de café verde por cromatografia líquida acoplada à espectrometria de massas tandem (LC-MS/MS) (Capítulo 1). Em sequência, esse método foi aplicado em um estudo a campo para avaliar a possível contaminação de grãos de café verde após a aplicação do glyphosate em diferentes estágios de desenvolvimento da cultura do café (Capítulo 2). Por fim, avaliou-se o efeito da torrefação na degradação do herbicida em grãos de café contaminados (Capítulo 3). O método desenvolvido foi otimizado e validado para as principais figuras de mérito de maneira satisfatória, apresentando seletividade, linearidade, precisão, exatidão e robustez adequados, com limite de quantificação satisfatório (LOQ = 0,48 mg kg -1 ) e baixo efeito de matriz. Visando compreender melhor a possível contaminação dos grãos de café após a aplicação do glyphosate, foi realizado um estudo a campo com aplicação do produto comercial Roundup Original ® DI em diferentes estágios de desenvolvimento da cultura. As análises dos grãos, colhidos após a completa maturação, indicaram a presença de resíduos em 4 de 5 estágios avaliados, porém em concentrações abaixo do limite máximo permitido para esta cultura no Brasil (< 1,0 mg kg -1 ). O método desenvolvido também foi aplicado em análises de amostras coletadas por produtores da região da Zona da Mata, em Minas Gerais, sendo detectado o glyphosate em 2 amostras, em concentrações inferiores ao limite de quantificação do método. Sendo evidente a possívelcontaminação dos grãos de café por glyphosate, uma nova etapa do estudo foi realizada, com o intuito de se verificar se esta contaminação permanece após o processo de torrefação do café. Para esta avaliação, o método desenvolvido para análise do herbicida em grãos de café verde foi validado para grãos de café torrado. A validação se deu de maneira satisfatória para as figuras de mérito avaliadas, obtendo-se seletividade, linearidade, precisão e exatidão adequados, com limite de quantificação satisfatório (LOQ = 0,44 mg kg -1 ), similar ao obtido para café verde, entretanto com efeito de matriz significativo (35%). Amostras de café torrado adquiridas aleatoriamente na região de Viçosa, MG foram analisadas, não sendo detectados resíduos em nenhuma das amostras selecionadas. Para avaliar o efeito da torrefação na degradação do herbicida, grãos de café verde contaminados com glyphosate em diferentes concentrações foram submetidos à torra média e escura. Observou-se que o processo de torrefação é capaz de remover em até 58 e 74%, respectivamente, a quantidade de herbicida nos grãos. Apesar de não ser totalmente eliminado, a torrefação contribui para a mitigação do glyphosate, tornando-se uma aliada na busca por maior segurança alimentar em café
Seasonal variation, spatial distribution and decision–making system to control of the Leucoptera coffeella in coffee arabica fields
(Universidade Federal de Viçosa, 2022-03-28) Walerius, Adriana Helena; Pallini, Angelo; Venzon, Madelaine; Picanço, Marcelo Coutinho
Coffee is the world's second-largest commodity and represented a global market of US$ 102.02 billion dollars in 2020. The Neotropical region is the main coffee producer globally, accounting for more than 56% of the world's production of Arabica coffee. In this region, the coffee leaf miner Leucoptera coffeella is one of key coffee pests. This pest can decrease productivity by around 50 to 87% at high densities. Several factors can influence the L. coffeella population dynamics in the field. Therefore, prior knowledge of the areas and seasons of higher incidence of L. coffeella is essential to field management. The objective of this study was to evaluate the seasonality of the L. coffeella population and the factors that regulate its dynamics in coffee crops located in the Atlantic Forest and the Cerrado biomes. We aim to determine the spatial distribution of Leucoptera coffeella in coffee crops in the Cerrado through geostatistical analyses and propose a decision-making control system based on management zones. L. coffeella densities were higher in the Cerrado area compared to the Atlantic Forest. In the Cerrado, air temperature and potential evapotranspiration were higher, while rainfall was lower. These data are correlated with the high densities of L. coffeella in the fields. The highest population densities were observed between July and October, when the coffee plants were in the fruiting and flowering phases. The minimum, optimum and maximum temperatures for the development of the pest were 16.59, 26.81, and 34.8°C, respectively. Therefore, the climatic elements in each biome influenced the spatio-temporal dynamics of L. coffeella. Geostatistical analysis showed an aggregated distribution of L. coffeella in the Cerrado field. Colonization generally started at the edges of the crop, except in the last year of evaluation. Pest outbreaks appeared at different pivots and different locations within the pivots. Due to isotropy, sampling must be done equidistantly, as the pest is evenly distributed in all directions. The programs that use sampling and level of control (30% of active mined leaves) in decision making were the most efficient and assertive in controlling L. coffeella. Management zones reduce insecticide use by 70% compared to conventional controlover the whole area. The information provided in this study is essential for designing and implementing efficient control strategies, thus reducing production costs and the harmful effects of pesticide use. Keywords: Coffea arabica. Coffe Leaf miner. Population Fluctuation. Climatic Elements. Geostatistics. Integrated Pest Management. Precision Agriculture.
Caracterização molecular e estudo de autoincompatibilidade gametofítica em cafeeiros Amazônicos
(Universidade Federal de Viçosa, 2024-02-26) Silva, Ana Carolina Andrade; Caixeta, Eveline Teixeira; Rocha, Rodrigo Barros
A caracterização dos materiais genéticos de café desempenha um papel crucial no desenvolvimento de variedades mais resilientes e adaptadas às condições climáticas em mudança, contribuindo para a sustentabilidade e o futuro da produção de café. Dentre as centenas de espécies do gênero Coffea já descritas, a espécie Coffea canephora se destaca por apresentar características válidas na adaptação às condições climáticas (resistência a pragas e doenças, tolerância a seca, ampla distribuição geográfica). É uma espécie diploide, alógama e que possui autoincompatibilidade gametofítica. Ampliar os estudos para melhor conhecimento desta autoincompatibilidade também se torna essencial, uma vez que para se obter cruzamentos promissores, é necessário genitores de grupos de compatibilidade diferente, para que ocorra a fertilização. Sendo assim, os objetivos do presente trabalho foram: (i) avaliar a diversidade genética de cafeeiros provenientes do programa de melhoramento da Embrapa Rondônia juntamente com genótipos de produtores locais, via marcadores moleculares SNP; (ii) usar marcadores moleculares para identificação de cafeeiros contendo diferentes genes de resistência às principais doenças da cultura: ferrugem e CBD e (iii) sequenciar e avaliar diferenças em regiões de interesse do gene S, que podem estar relacionadas ao mecanismo de autoincompatibilidade gametofítica na espécie C. canephora. Os marcadores SNPs utilizados permitiram diferenciar e caracterizar com eficiência os cafeeiros em estudo. O dendrograma pela análise destes marcadores ficou dividido em cinco grupos. O grupo I e o grupo IV alocaram dois cafeeiros cada. O grupo II alocou 33, de sua grande maioria pertencentes a variedade botânica Robusta. O grupo III ficou constituído por 18 cafeeiros, pertencentes a variedade botânica Conilon. Por fim, o quinto e maior grupo alocou 85 cafeeiros, sendo a maioria correspondente a híbridos entre as duas variedades botânicas. Marcadores moleculares ligados a genes de resistência a doenças também possibilitaram a identificação de cafeeiros contendo piramidação de alelos de resistência a Hemileia vastatrix e Colletotrichum. kahawae. Quanto ao estudo de autoincompatibilidade, as sequências de DNA dos genótipos dos diferentes grupos de autoincompatibilidade foram alinhadas e não foi encontrado polimorfismo. Ao realizar o BLAST entre a sequência consenso obtida do sequenciamento realizado com o primer HVa3 e o genoma de referência de C. canephora, observou-se que há duas regiões de alinhamento no cromossomo 2, com grande quantidade de mismatch e Gap. Esta diferença observada pode ser decorrente da ampla diversidade genética presente na espécie. Além disso, o genoma de referência disponível foi obtido de um cafeeiro geneticamente distante dos Robustas Amazônicos e Conilons cultivados no Brasil. O alinhamento entre as duas sequencias amplificadas em regiões distintas no genoma de C. canephora com o primer Hva3 mostrou serem idênticas. Este resultado pode ser um indício dessas serem regiões repetitivas dispersas no genoma da espécie. Portanto, foi possível identificar cafeeiros divergentes geneticamente, contendo a piramidação de alelos de resistência a H. vastatrix e C. kahawae. E, este estudo de autoincompatibilidade abre portas para que novos estudos possam ser realizados a partir deste. Palavraschave: Coffea canephora. Hemileia vastatrix. CBD. SNP. Gene S. Grupos de compatibilidade.
Computational intelligence and statistical learning applied to Coffea canephora
(Universidade Federal de Viçosa, 2022-05-02) Sousa, Ithalo Coelho de; Nascimento, Moysés; Sant’anna, Isabela de Castro; Cruz, Cosme Damião; Azevedo, Camila Ferreira; Nascimento, Ana Carolina Campana
Genomic prediction in Coffee breeding has shown good potential in predictive ability (PA), genetic gains and reduction of the selection cycle time. Many methodologies are used to predict the genetic merit, but some of them require priori assumptions that may increase the complexity of the model. Artificial neural network (ANN) has advantage to not require priori assumptions about the relationships between inputs and the output allowing great flexibility to handle different types of complex non-additive effects, such as dominance and epistasis. Despite this advantage, the biological interpretability of ANNs is still limited. In the elaboration of this research project, two basic questions were formulated. The first question, is it possible to estimate genetic parameters using ANNs? The second, is it possible to reduce the panel marker size with no penalty in predictive ability? For this, the analyzes were divided into two articles. In the first article, the aim was to estimate the heritability and markers effects for two traits in Coffea canephora using an additive-dominance architecture ANN and to compare it with genomic best linear unbiased prediction (GBLUP). In the second article, the aim was to evaluate the trade-off between density marker panels size and the PA for eight agronomic traits in Coffea canephora using machine learning (bagging and random forest) algorithms and comparing them with BLASSO (Bayesian Least Absolute Shrinkage and Selection Operator) method. For both article, the data set consisted of 165 genotypes of Coffea canephora genotyped for 14,387 snp markers, after quality control analysis. For the first article the phenotypic data used was rust (Rus) and yield (Y). For the second article the phenotypic data is composed by vegetative vigor (Vig), rust (Rus) and cercosporiose incidence (Cer), fruit maturation time (Mat), fruit size (FS), plant height (PH), diameter of the canopy projection (DC) and yield (Y). In the first article we reduced the dimensionality of the data using bagging decision tree and then run 64,000 neural networks for each trait selecting the best architecture based on predictive ability for estimating the heritability, obtained results compatibles with those in literature. In the second article, 12 different density market panels were used to evaluate the effect of dimensionality reduction in PA. The common trend observed in the analysis shows an increase of the PA as the number of markers decreases, having a peak in most of the cases when used between 500 and 1,000 markers. In general, the worst results were obtained when used the full SNP panel density. The results of the second article indicate that the reduction of the number of markers can improve the selection of individuals at a lower cost. Computational Intelligence methods prove to be powerful tools for predicting genetic values, to estimate genetic parameters and to select markers. Keywords: GBLUP. BLASSO. BAGGING. Random forest. GEBV. Marker effect. Heritability.

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