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Alterações das características fotossintéticas do cafeeiro à restrição do volume radicular
(2003) Ronchi, Cláudio Pagotto; Chaves, Agnaldo Rodrigues de Melo; Moraes, Gustavo Adolfo Bevitori Kling de; Batista, Karine D.; Loureiro, Marcelo Ehlers; DaMatta, Fábio Murilo; Consórcio Brasileiro de Pesquisa e Desenvolvimento do Café
Este trabalho foi realizado para estudar as alterações das características fotossintéticas à restrição do volume radicular, imposta por diferentes tamanhos de vasos, tendo em vista a contribuição de decréscimos potenciais da capacidade fotossintética pelo aumento da relação fonte:dreno. Mudas de Coffea arabica L. cv. Catuaí Vermelho IAC-44, com quatro pares de folhas, foram plantadas em vasos de 3, 10 e 24 L, utilizando-se de uma mistura de solo, areia e matéria orgânica como substrato. Adotou-se um delineamento experimental inteiramente casualizado, com seis repetições. Aos 115 dias após o transplantio, avaliaram-se as trocas gasosas e vários parâmetros de fluorescência, em três períodos do dia (9, 12 e 15 h). As taxas de assimilação líquida de carbono (A), condutância estomática (g s ), e transpiração (E) foram medidas em sistema aberto, sob luz saturante artificial (900 mmol m -2 s -1 ) e concentração ambiente de CO 2 . Avaliaram-se, ainda, o potencial hídrico foliar (Y w ), às 14:00 h, e a concentração de clorofilas. Nos vasos pequenos, de modo geral, apesar de não terem ocorrido reduções significativas na eficiência de transferência da energia para os centros de reação do FSII, observaram-se decréscimos no coeficiente de extinção fotoquímica e no rendimento quântico do transporte de elétrons, e aumento na fração de energia dissipada termicamente. Em comparação ao vaso de maior volume, as plantas cultivadas nos vasos de 3 L apresentaram reduções em A de 28, 34 e 23%, nos três horários avaliados, respectivamen-te. Não foram observadas diferenças em Y w , apesar de as plantas dos pequenos vasos terem exibido um aumento de 4ºC na temperatura foliar, em relação à das plantas dos outros tratamentos. Isso indica que, para manterem a economia hídrica, as plantas fecham seus estômatos para limitar E, resultando assim em redução na perda de calor latente. Verificou-se, ainda, decréscimos significativos nas concentrações de clorofilas a, b e de carotenóides. Nos vasos pequenos, paralelamente a limitações estomáticas, a redução da força do dreno, imposta pela restrição do crescimento de raízes, pode ter causado a retroinibição da fotossíntese.
Análise da expressão de genes candidatos para a tolerância à seca em folhas de clones de Coffea canephora var. Conillon, caracterizados fisiologiamente
(2007) Marraccini, Pierre Roger Rene; Silva, Vânia Aparecida; Elbelt, Sonia; Guimarães, Breno Lourenzzo Salgado; Loureiro, Marcelo Ehlers; DaMatta, Fábio Murilo; Ferrão, Maria Amélia Gava; Fonseca, Aymbiré Francisco Almeida da; Silva, Felipe R. da; Andrade, Alan Carvalho; Embrapa - Café
Genes candidatos envolvidos na tolerância à seca no cafeeiro, foram selecionados através de uma analise in silico (Northern eletrônico) das bibliotecas de cDNA SH2 e SH3 presentes na Base de Dados do Genoma Café. Assim, 18 "contigs" apresentando, uma expressão diferencial nas análises in silico, foram identificados e caracterizados por análises de Northern-blot, utilizando-se RNA total extraído de folhas de clones de Coffea canephora var. Conillon, sensíveis e tolerantes à seca, caracterizados fisiologicamente em experimentos com vasos realizados em casa de vegetação. Os resultados de caracterização fisiológica indicam que o clone 22 (sensível) apresentou queda mais rápida do potencial hídrico, devido à maior condutância estomática. Além disso, sob -3,0MPa, o clone 22 apresenta menor fotossíntese que os demais, devido ao maior estresse oxidativo que ocorre nas folhas. Os resultados das análises da expressão gênica indicam que a maioria dos genes candidatos identificados pelas análises de Northern eletrônico, também apresentavam expressão diferencial nas análises por Northern-blot. Além disso, alguns desses genes candidatos, apresentavam perfil de expressão diferencial entre os quatro materiais genéticos testados (clones sensíveis vs. tolerantes à seca). Perspectivas de uso dessas informações são discutidas. Palavras-chave: tolerância seca, estresse
Atividade do sistema antioxidativo em dois clones de Coffea canephora sob estresse oxidativo mediado por Paraquat
(2005) Oliveira, Gustavo Menezes Resque de; Guimarães, Breno Lourenzzo Salgado; Silva, Vânia Aparecida; Matta, Fábio Murilo Da; Loureiro, Marcelo Ehlers; Embrapa - Café
Os efeitos do estresse oxidativo, mediado por Paraquat (PQ), em diferentes concentrações (0, 5, 10, 20 e 30 µM), nas atividades da dismutase do superóxido (SOD), peroxidade do ascorbato (APX) e catalase (CAT), bem como danos celulares, foram investigados em dois clones de Coffea canephora Pierre (109A e 120, respectivamente sensível e tolerante à seca). No clone 109A, a atividade da SOD aumentou em paralelo a uma redução nas atividades da APX e CAT, até a concentração de 10 µM PQ, não mais se observando atividade dessas enzimas a maiores concentrações de PQ. No clone 120, observou- se aumento na atividade da SOD até 20 µM PQ, sendo acompanhado por atividades baixas, porém detectáveis, de APX e CAT naquela concentração de PQ; a exemplo do clone 109A, não se detectou atividade das enzimas avaliadas a 30 µM. A 0-10 µM PQ, as atividades da SOD e APX foram maiores no clone 120, enquanto a da CAT foi superior no clone 109A. A maior expressão do sistema antioxidante do clone 120 foi associada com a ocorrência de danos celulares (acúmulo de aldeído malônico) em menor extensão que no clone 109A. Os resultados sugerem, portanto, que diferenças na susceptibilidade de clones de C. canephora ao déficit hídrico podem estar associados, pelo menos em parte, a diferenças no desempenho do sistema antioxidante.
Caracterização fisiológica da tolerância à seca em Coffea canephora: contribuição relativa do sistema radicular e da parte aérea
(Universidade Federal de Viçosa, 2007) Silva, Vânia Aparecida; Loureiro, Marcelo Ehlers; Universidade Federal de Viçosa
A enxertia recíproca entre genótipos com respostas contrastantes à seca (clones 109 e 120, respectivamente sensível e tolerante) foi realizada com o objetivo de avaliar a contribuição relativa do sistema radicular e da parte aérea na tolerância ao déficit hídrico em Coffea canephora. Foram avaliadas as enxertias (enxerto/porta-enxerto) 120/109, 120/120, 109/120, 109/109, além dos respectivos pés francos 109 e 120. As plantas foram cultivadas em vasos com 12 L de substrato, em casa de vegetação. Ao atingirem seis meses, metade das plantas continuou sendo irrigada constantemente, enquanto a outra metade foi submetida à seca, imposta pela suspensão da irrigação. O pé-franco 120 e as enxertias que possuíam o clone 120, como sistema radicular, apresentaram redução mais lenta do potencial hídrico antemanhã (Yam) sob déficit hídrico, com um sistema radicular mais profundo, e menor descriminação isotópica do carbono, quando comparadas com o pé-franco 109 e autoenxertia 109/109. Aquelas plantas também apresentaram uma redução na condutância estomática (gs) sob Yam = -0,5 Mpa, e maiores concentrações de ácido abscísico (ABA) foliar sob déficit hídrico moderado (Yam = -1,0 e -1,5 Mpa). Entretanto, não foi possível observar associações entre alterações na concentração foliar de ABA e gs, nem diferenças quanto à gs entre as plantas sob déficit moderado e severo. Por outro lado, a concentração radicular de ABA foi maior nas plantas que possuíam o sistema radicular 120, independentemente dos regimes hídricos. Essas plantas também apresentaram, sob déficit hídrico severo, reduções menos pronunciadas em A, menor extravasamento de eletrólitos, menores atividades da APX e CAT e menores acúmulos de hexoses, aminoácidos e prolina. Verificou-se também que assim como o sistema radicular, a parte aérea do clone 120 também contribui para a tolerância à seca, pois, quando comparada as plantas sensíveis 109 e 109/109, a enxertia 120/109 apresentou redução mais lenta do Yam, menor discriminação isotópica, maior concentração de ABA foliar sob déficit hídrico moderado, e menor extravasamento de eletrólitos sob déficit severo, quando comparadas as plantas 109/109 e 109. Entretanto, a enxertia 120/109 apresentou queda mais rápida do ψam do que as plantas que possuíam o sistema radicular 120, destacando a relativa maior importância do sistema radicular para conferir tolerância à seca. Em conjunto, estes dados mostram a contribuição relativa da parte aérea e do sistema radicular na tolerância à seca e indicam a perspectiva de utilização de porta-enxertos de clones tolerantes para aumentar a tolerância à seca de genótipos mais sensíveis.
Crescimento e partição de assimilados em Coffea arabica L. sob restrição do volume radicular
(2003) Ronchi, Cláudio Pagotto; Batista, Karine D.; Moraes, Gustavo Adolfo Bevitori Kling de; Chaves, Agnaldo Rodrigues de Melo; Loureiro, Marcelo Ehlers; DaMatta, Fábio Murilo; Consórcio Brasileiro de Pesquisa e Desenvolvimento do Café
Este trabalho foi realizado com o objetivo de avaliar os efeitos da restrição do volume radicular, imposta por diferentes tamanhos de vasos (3, 10 e 24 L), no crescimento e partição de assimilados do cafeeiro. Mudas de Coffea arabica L. cv. Catuaí Vermelho IAC-44, com quatro pares de folhas foram plantadas em vasos de 3, 10 e 24 L, utilizando-se de uma mistura de solo, areia e matéria orgânica como substrato. Adotou-se um delineamento experimental inteiramente casualizado, com seis repetições. Após 115 dias de cultivo, procedeu-se à avaliação de várias características de crescimento (altura, diâmetro, número de folhas e de ramos plagiotrópicos, área foliar e massa seca de várias partes das plantas), assim como à coleta de material vegetal para a quantificação de açúcares, amido e de aminoácidos livres totais. Verificou-se reduções significativas na grande maioria dos parâmetros de crescimento apenas nas plantas dos vasos de menor volume, quando comparados às dos outros tratamentos, entre os quais não houve diferenças significativas. Isso indica que o tempo de cultivo restringiu o crescimento radicular apenas em plantas cultivadas nos vasos pequenos. Verificou-se incremento significativo na razão raiz:parte aérea nos vasos pequenos, resultado de redução expressiva na massa seca da parte aérea dessas plantas, uma vez que não houve grandes alterações na massa seca de raízes entre os tratamentos. As concentrações foliares de glicose, frutose (e hexoses) e de sacarose não diferiram entre os tratamentos. Contudo, os teores de amido e de aminoácidos nas plantas cultivadas nos vasos de menor volume foram significativamente inferiores àqueles obtidos no vaso de 24 L, em 66 e 31 %, respectivamente. Conseqüentemente, verificou-se elevada relação hexoses:aminoácidos no vaso menor, indicando, um desbalanço na razão C:N nas folhas e um incremento na relação fonte:dreno.
Desempenho fotossintético e metabolismo de carboidratos em dois clones de Coffea canephora submetidos a estresse hídrico
(2003) Praxedes, Sidney Carlos; Batista, Karine D.; Chaves, Agnaldo Rodrigues de Melo; DaMatta, Fábio Murilo; Loureiro, Marcelo Ehlers; Consórcio Brasileiro de Pesquisa e Desenvolvimento do Café
O estudo das respostas fotossintéticas de plantas submetidas ao estresse hídrico é de grande importância para seleção de atributos que contribuam, per se, para uma maior tolerância à seca. Entretanto, pouco tem sido explorado em café. Este trabalho teve por objetivo estudar o comportamento de dois clones de Coffea canephora Pierre cv. Conilon submetidos ao estresse hídrico, sendo um tolerante à seca (clone 14) e o outro sensível (clone 46). O experimento foi conduzido em casa de vegetação, utilizando-se plantas com oito meses, plantadas em vasos de 120 L. Metade das plantas de cada clone teve a irrigação suspensa até atingir-se potencial hídrico foliar de antemanhã (Èam ) de aproximadamente -2 e -3 MPa (estresse hídrico moderado e severo, respectivamente). Nestes pontos realizou-se a medição de parâmetros fisiológicos e coleta de material para análise dos teores de carboidratos e atividades enzimáticas do metabolismo da sacarose. Foram necessários 23 e 29 dias, para as plantas do clone 14 atingirem -2 e -3 MPa, respectivamente, enquanto as plantas do clone 46 o fizeram com 20 e 24 dias. Sob estresse hídrico moderado observou-se para ambos os genótipos, redução na assimilação líquida de CO 2 , na condutância estomática e nos teores de sacarose na folha, mas o teor de hexoses aumentou (apenas no clone 14). Nessas condições também foi observado uma redução no coeficiente de extinção não-fotoquímico (qNP) somente para o clone 46, enquanto o coeficiente de extinção fotoquímica (qP) se manteve inalterado nos dois clones. Não foram observadas mudanças no teor de amido, na atividade da invertase ácida, da sintase da sacarose-fosfato (SPS; ensaio seletivo e não-seletivo) e da sintase da sacarose (SS). Já sob condições de estresse hídrico severo, ambos clones apresentaram redução na assimilação líquida de CO2, condutância estomática, teores de sacarose e amido na folha, aumento no nível de hexoses, redução em qP e qNP, e aumento na atividade da invertase. Entretanto, somente no clone 14 observou-se redução na atividade catalítica máxima da SPS (ensaio não-seletivo), mas não foram observadas diferenças no ensaio seletivo da SPS e na atividade da SS para ambos clones. Não houve fotoinibição em nenhuma das plantas submetidas ao estresse hídrico nas condições deste experimento. Não foi possível observar maior acúmulo de hexoses e atividade da invertase no clone mais susceptível ao estresse hídrico, sugerindo que outro mecanismo que a inibição da fotossíntese pelo acúmulo de açúcares na folha esteja envolvido na tolerância à seca.
Efeito do déficit hídrico no metabolismo fotossintético de clones de Coffea canephora cv. Conilon com tolerância diferencial à seca
(Universidade Federal de Viçosa, 2003-12-17) Praxedes, Sidney Carlos; Loureiro, Marcelo Ehlers
Os efeitos do déficit hídrico no metabolismo dos carboidratos, foram investigados em quatro clones de Coffea canephora Pierre cv. Conilon, com tolerância diferencial à seca. Quando o potencial hídrico foliar na antemanhã (Ψ w ) decresceu para valores em torno de –2 e –3 MPa, estresse hídrico moderado e severo, respectivamente, houve redução na fotossíntese líquida, provocada principalmente pelo fechamento dos estômatos, visto que, não houve fotoinibição nem alteração nos teores de clorofilas a e b. Sob estresse hídrico severo houve aumento na concentração foliar de sacarose nos clones tolerantes à seca (120 e 14). Porém, com exceção do clone 120, todos apresentaram redução na atividade da sintase da sacarose-fosfato, que ficou mais bem evidenciada no ensaio seletivo, principalmente sob estresse hídrico severo. O clone 120 foi o único também em que foi verificado estímulo da fosfatase da frutose-1,6-bisfosfato, sob estresse hídrico. Uma tendência geral de estímulo na atividade da invertase ácida foi verificada, principalmente sob estresse hídrico severo, sendo que somente no clone 14, nesse nível de estresse houve aumento na atividade da invertase alcalina. Entretanto, não se verificaram grandes alterações nos níveis de hexoses. A sintase da sacarose não teve sua atividade alterada. Tanto sob estresse hídrico moderado quanto severo, verificou-se redução no conteúdo de amido, em todos os clones. No entanto, apenas nos clones 14 e 46, houve redução na atividade da pirofosforilase da ADP-glicose. Os clones 120 e 109A também apresentaram uma tendência de aumento na concentração de aminoácidos, que ficou mais bem evidenciada sob estresse hídrico severo. A atividade da cinase da frutose-6-fosfato, não foi alterada em resposta ao déficit hídrico, sugerindo que não houve alteração no fluxo glicolítico. Apesar da complexidade apresentada com relação a atividade das enzimas de metabolismo dos carboidratos, esses resultados permitem sugerir que os clones mais tolerantes acumulam mais açúcares solúveis sob estresse hídrico, indicando maior eficiência fotossintética.
Efeitos do nitrogênio e do défice hídrico sobre as trocas gasosas, composição isotópica do carbono e emissão de fluorescência em Coffea canephora
(2000) DaMatta, Fábio Murilo; Loos, Rodolfo Araújo; Ducatti, Carlos; Silva, Emerson Alves da; Loureiro, Marcelo Ehlers; Consórcio Brasileiro de Pesquisa e Desenvolvimento do Café
Os experimentos foram conduzidos em casa de vegetação com o clone EMCAPER 99 (C.canephora), cultivados em vasos com 18 L de solo. As plantas foram submetidas a três níveis de nitrogênio (N) e dois regimes hídricos (irrigação diária e irrigação a cada quatro dias, durante um mês). Nos cafeeiros irrigados, a taxa de assimilação de carbono (A), mas não a condutância estmática (gs) ou a taxa de transpiração (E), correlacionou-se com o teor de N foliar. As plantas sob deficiência hídrica exibiram decréscimos em A de 66% a 80%, enquanto gs decresceu quase à metade e E, cerca de 33%, independentemente dos níveis de N. A composição isotópica do carbono (13 dC), determinada em folhas expandidas, permaneceu inalterada, na medida em que as plantas foram desidratadas, apesar de ser menor nas plantas deficientes em N. Por outro lado, 13 dC aumentou em extensão semelhante nas folhas em expansão de plantas sob deficiência hídrica, sem efeitos dos níveis de N aplicados. Em geral, 13dC e o teor de N foliar foram correlacionados, sugerindo maior eficiência do uso da água em plantas bem supridas com N. Aparentemente, N pode acarretar alterações na eficiência do uso da água, quer em plantas irrigadas quer nas sob estresse hídrico, via ajustes em A, mas com pouco ou nenhum efeito sobre o comportamento estomático.
Eficiência do uso da água e tolerância à seca em Coffea canephora
(2000) DaMatta, Fábio Murilo; Silveira, José Sebastião Machado; Ducatti, Carlos; Loureiro, Marcelo Ehlers; Consórcio Brasileiro de Pesquisa e Desenvolvimento do Café
Os efeitos do suprimento hídrico sobre as trocas gasosas e a composição isotópica do carbono foram comparados em clones de Coffea canephora, com três anos, cultivados em campo. Os clones 14 e 120 representam genótipos com alta tolerância à seca em condições de campo, e os clones 46 e 201, baixa tolerância ao défice hídrico. Todas as amostragens e medições foram feitas após 105 dias de estiagem. Nas plantas irrigadas, o potencial hídrico de antemanhã decresceu em maior extensão nos clones sensíveis à seca. Esses clones não exibiram qualquer decréscimo significativo na condutância estomática, enquanto a taxa líquida de assimilação do carbono foi reduzida no clone 201, mas não no 46. Nos clones tolerantes, houve um substancial fechamento dos estômatos em resposta ao défice hídrico; eles diferiram, contudo, em termos de aclimatação da maquinaria fotossintética à seca. Não foi evidenciada qualquer relação entre tolerância à seca e composição isotópica do carbono ou entre tolerância à seca e eficiência instantânea do uso da água. Os resultados permitem concluir que, em C. canephora, a evitação à seca é mais importante para a sobrevivência durante períodos prolongados de estiagem que o uso mais eficiente da água.
Fotossíntese e mecanismos de proteção contra escaldadura em Coffea arabica L., cultivado em campo sob dois níveis de irradiância
(2005) Chaves, Agnaldo Rodrigues de Melo; DaMatta, Fábio Murilo; Ribeiro, Aristides; Pinheiro, Hugo Alves; Moraes, Gustavo Adolfo Bevitori Kling de; Batista, Karine D.; Dias, Paulo Cesar; Araújo, Wagner; Caten, Ângela Ten; Ronchi, Cláudio Pagotto; Cunha, Roberto Lisboa; Loureiro, Marcelo Ehlers; Embrapa - Café
Procurou-se identificar potenciais mecanismos de proteção contra a escaldadura em cafeeiros cultivadas no campo, sob 50 e 100% da luz natural incidente. Foram analisadas folhas das faces do renque completamente expostas à luz, em três épocas: agosto e dezembro de 2003 e outubro de 2004. A fotossíntese líquida foi muito baixa e similar nas plantas de ambos regimes de luz em todas as épocas, especialmente à tarde. Tendência semelhante foi observada para a atividade da rubisco. Observou-se fotoinibição crônica em agosto e uma discreta fotoinibição dinâmica em dezembro e outubro nas plantas de ambos tratamentos. O ângulo foliar foi sempre maior nas plantas a pleno sol em relação às sob sombra. Na maioria das amostragens, a taxa de transporte de elétrons foi semelhante em plantas de ambos tratamentos. Verificou-se tendência de maiores níveis de ascorbato nas plantas a pleno sol que naquelas sob sombra. Não se observaram diferenças substanciais nas atividades das principais enzimas antioxidantes, bem como na extensão de danos celulares, entre plantas ao sol ou à sombra. Em suma, os resultados indicam que o sombreamento não resultaria em proteção adicional contra a escaldadura nas folhas mais expostas, tampouco contribuiria decisivamente para maximizar as trocas gasosas dessas folhas, mas poderia limitar grandemente a fotossíntese da folhagem mais interna, em função da menor disponibilidade de luz. Isso parece explicar, em boa extensão, o porquê de o sombreamento resultar em reduções na produtividade de cafezais, pelo menos em regiões com características climáticas próximas às ótimas para a cafeicultura.
Isolamento e caracterização de genes da família SnRK e sua expressão em resposta ao déficit hídrico em Coffea canephora
(Universidade Federal de Viçosa, 2009-09-14) Paiva, Rita Márcia Cardoso de; Loureiro, Marcelo Ehlers
A tolerância à seca é o resultado de numerosas características anatômicas, morfológicas e fisiológicas, de natureza constitutiva ou indutiva. Como um dos principais hormônios de plantas, o ácido abscísico (ABA) tem sido extensivamente estudado e vários destes estudos têm demonstrado que o ABA é responsável por diversas respostas adaptativas ao déficit hídrico. Desta forma, o isolamento e estudo da expressão de genes que participam de vias de sinalização em resposta a ABA podem fornecer dados importantes para a compreensão de sua função e de sua importância no mecanismo de tolerância à seca em café. Este trabalho teve como objetivos identificar, a partir do banco do café, genes pertencentes à família SnRK além de verificar a resposta dos mesmos em folhas e raízes de clones de Coffea canephora, em condições de déficit hídrico severo e moderado. Mudas dos clones 120 (genótipo tolerante ao déficit hídrico) e 109A (genótipo sensível) foram cultivadas em vasos de 12 L e o déficit hídrico foi alcançado suspendendo a irrigação até que as plantas atingissem um potencial hídrico de antemanhã de -1,5 MPa e -3,0 MPa. Análises de homologia utilizando o programa Blast, permitiram a identificação de 24 contigs que podem representar possíveis genes da família SnRK em café, sendo 3 contigs da subfamília SnRK1, 5 contigs pertencentes a subfamília SnRK2 e 16 sequências da subfamília SnRK3. Dentre as sequências identificadas, destacam-se 2 contigs, 15120 e 12770, que nesta investigação, demonstrou-se que correspondem a regiões distintas de um mesmo gene, homólogo a SnRK2.6 de Arabidopsis e denominado cnSnRK2.6. Desta forma, foi obtida a sequência completa deste gene que foi eficientemente colocado em vetor de transformação de plantas. Neste estudo, identificou-se também uma parte da região promotora deste gene. Análises de expressão, feitas por RT-PCR em Tempo Real, permitiu verificar que a expressão de alguns genes desta família são alteradas em condições de déficit hídrico, tanto em folhas como em raízes. Em folhas, os genes SnRK2.4, CIPK6 e CIPK9 são induzidos, enquanto os genes SnRK2.3, CIPK3, CIPK8, CIPK10 e CIPK11 são reprimidos pela condição de seca. Já em raízes, observou-se que os genes SnRK2.3, SnRK2.8, CIPK6, CIPK8 e CIPK9 são induzidos, o que demonstra que alguns genes apresentaram comportamento diferenciado nesses dois órgãos. Em adição, foi também verificado a expressão destes genes em resposta à ABA, estresse osmótico e estresse salino. Para isso, foi testado um novo sistema experimental, com uso de folhas destacadas de cafeeiro, que se mostrou uma forma rápida e eficiente para estudos em plantas de café. Os resultados obtidos mostraram uma redução da condutância estomática (g s ) que foi acompanhada de reduções nas taxas de assimilação líquida do carbono (A) para os tratamentos com ABA e manitol, enquanto no tratamento controle nenhuma alteração foi observada. A análise de expressão gênica, demonstrou que muitos desses genes respondem a ABA, estresse osmótico e estresse salino. SnRK2.6 é induzido por ABA e manitol, mas não por salinidade. Coletivamente, estes resultados sugerem que os genes SnRKs caracterizados constituem proteínas quinases envolvidas na resposta a estresses abióticos.
Mapeamento genético de marcadores AFLP ligados ao gene de resistência do cafeeiro à Hemileia vastatrix Berk. & Br.
(Universidade Federal de Viçosa, 2007) Brito, Giovani Greigh de; Loureiro, Marcelo Ehlers; Universidade Federal de Viçosa
A ferrugem alaranjada causada por Hemileia vastatrix Berk et Br é tida como a mais importante doença do cafeeiro. Este trabalho objetivou estudar a herança gênica e a identificação de marcadores moleculares ligados ao gene que confere resistência à raça II de H vastatrix. Para este estudo foram utilizados a população F2 (160 indivíduos), o retrocruzamento resistente (RCr; 20 indivíduos) e o suscetível (RCs, 135 indivíduos), derivados do cruzamento entre o Híbrido de Timor UFV 427-15 (CIFC 1343-136), genitor resistente e o suscetível Catuaí Amarelo UFV-2143-236 (IAC 30). Na população do Híbrido de Timor já foram detectados cinco genes (SH5 a SH9) que, de forma isolada ou em associação, conferem resistência às raças fisiológicas de H. vastatrix até o momento identificadas. Constituem-se, portanto, em importantes fontes de resistência, as quais poderão auxiliar na obtenção de cultivares que apresentem resistência durável a esta doença. A análise de segregação das populações, em estudo, indicou que um único gene dominante, presente no acesso do Híbrido de Timor UFV427-15, é responsável pela resistência à raça II do fungo H. vastatrix. Foram utilizadas as metodologias de BSA (Bulked Segregant Analysis) e AFLP, e analisadas 852 combinações de primers, que permitiram identificar três marcadores ligados ao gene de resistência. O mapeamento genético na população F2 demonstrou que estes marcadores flanqueiam esse gene. De um lado, o marcador E.CTC/M.TTT405 posicionase a 8,69 cM do gene, (LOD= 18,91), enquanto o marcador E.CGT/M.TGT300 dista-se 28,00 cM (LOD= 4,02). Do outro lado do gene, o marcador E.CCT/M.TTC230 situa-se a 20,50 cM do gene de resistência (LOD= 6,15). Estes são os primeiros marcadores ligados ao gene de resistência à ferrugem presente no Híbrido de Timor identificados e poderão ser úteis na seleção em programas de melhoramento para a resistência à ferrugem.
Mapeamento genético de marcadores AFLP ligados ao gene de resistência do Híbrido de Timor à Hemileia vastatrix
(2007) Brito, Giovani Greigh de; Gallina, A.P.; Caixeta, Eveline Teixeira; Zambolim, Eunize Maciel; Zambolim, Laércio; Almeida, R. M.; Diola, Valdir; Sakiyama, Ney Sussumu; Loureiro, Marcelo Ehlers; Embrapa - Café
A ferrugem alaranjada do cafeeiro causada por Hemileia vastatrix é tida como a mais devastadora doença do cafeeiro. Este trabalho objetivou estudar a herança gênica e a identificação de marcadores moleculares ligados ao gene que confere resistência a esta doença. Para este estudo foram utilizados a população F2 (160 individuos), o retrocruzamento resistente (RCr, 20 indivíduos) e o suscetível (RCs, 135 indivíduos), derivados do cruzamento entre o Híbrido de Timor UFV 427-15, genitor resistente e o suscetível Catuai amarelo UFV 2143-236. A análise da segregação das populações, em estudo, indicou que um único gene dominante, presente no acesso do Híbrido de Timor UFV 427-15, é responsável pela resistência. Foram utilizadas as metodologias de BSA (Bulked Segregant Analysis) e AFLP, e analisadas 852 combinações de primers, que permitiram identificar três marcadores ligados ao gene de resistência localizados flanqueando ambos os lados, e distantes a 8.69, 20.50 e 25.10 cM. Estes são os primeiros marcadores identificados para o gene de resistência a ferrugem presente no Híbrido de Timor, e auxiliarão na seleção em programas de melhoramento para a resistência a ferrugem no Brasil.
MARCADORES SCARS PARA O GENE DE RESISTÊNCIA A H. vastatrix RAÇA IIb SÃO POSICIONADOS SIMULTANEAMENTE DENTRO DE UM ÚNICO CLONE BAC
(2009) Diola, Valdir; Caixeta, Eveline Teixeira; Zambolim, Eunize Maciel; Sakiyama, Ney Sussumu; Pereira, Luiz Felipe Protasio; Loureiro, Marcelo Ehlers; Embrapa - Café
O alto custo e inviabilidade econômica do controle químico da ferrugem alaranjada, uma das doenças que mais causa prejuízos econômicos aos cafeicultores, resulta na procura por uma resistência durável como a melhor alternativa para contornar este sério problema econômico da cafeicultura brasileira. Neste trabalho, avaliamos uma população de 224 genótipos segregantes de um cruzamento entre o Híbrido de Timor com Catuai Amarelo (IAC 30), contendo apenas um gene de resistência a raça II-b de H. vastarix. A partir do mapa genético de marcadores AFLP foi construído um mapa de alta resolução com 6 marcadores SCARs delimitando uma região cromossômica de 9,45 cM e flanqueando bilateralmente o gene de resistência a 0,7 e 0,9 cM. Com os mesmo marcadores identificamos dois clones BAC sobrepostos, contendo ambos os dois marcadores SCARs que flanqueiam o gene, delimitando o mesmo a uma região cromossômica clonada de 130 Kb. Também construímos o contig parcial ordenando 5 clones BAC posicionados por 4 marcadores SCAR com duplos insertos. Estes resultados tornam possível agora, em curto prazo, a clonagem posicional do primeiro gene de resistência do café a ferrugem do cafeeiro.
Padrão de herança de fonte de resistência do cafeeiro à ferrugem (Hemileia vastatrix Berk. & Br.)
(2005) Brito, Giovani Greigh de; Almeida, Robson Ferreira de; Caixeta, Eveline Teixeira; Loureiro, Marcelo Ehlers; Zambolim, Eunize Maciel; Zambolim, Laércio; Pereira, Antônio Alves; Embrapa - Café
Objetivou-se a descrição da resistência à raça II da ferrugem alaranjada do cafeeiro, raça predominante no Brasil. Para o estudo, o Híbrido de Timor UFV 427-15, genitor resistente, foi cruzado com o genótipo suscetível Catuaí amarelo UFV 2143-236. A planta F1 foi retrocruzada com o Catuaí UFV 2143-236, obtendo-se 135 plantas resultantes do retrocruzamento suscetível (RC1s). Adicionalmente, a população segregante F2 foi obtida através da autofecundação controlada da planta F1. Os genitores, a planta F1, as 135 plantas do RC1s e as 177 plantas da F2 foram inoculadas com uredósporos da raça II, na concentração de 2,0 mg.ml-1. As populações inoculadas foram mantidas sob condições controladas durante 49 dias, período de avaliação. Infere-se, com base nos resultados obtidos que o Híbrido de Timor UFV 427-15 apresentou-se completamente resistente à raça II da ferrugem, isento de quaisquer sintomas de suscetibilidade à doença. Resultado semelhante obteve-se ao analisar as plantas F1 , submetidas aos mesmos procedimentos. De outro modo, as plantas de Catuaí amarelo UFV 2143-236 apresentaram-se suscetíveis, com manchas cloróticas pronunciadas e esporulação abundante. A população de retrocruzamento suscetível apresentou 63 plantas resistentes e 72 suscetíveis. Considerando os resultados obtidos pelo teste de Qui-quadrado, evidencia-se que a proporção fenotípica que melhor explicou a distribuição das freqüências observadas foi a de uma planta resistente para uma suscetível, indicando que a resistência é monogênica dominante. Quanto a população F2,, observou-se a ocorrência de 134 plantas resistentes e 43 suscetíveis e, através do teste de Qui-quadrado, a melhor proporção fenotípica a explicar a distribuição de freqüências observadas foi a de três plantas resistentes para uma suscetível. A análise genética da segregação confirmou a herança monogênica dominante do gene da resistência à raça de ferrugem em questão.
Parâmetros fotossintéticos e suas respostas às variações no potencial hídrico de antemanhã e défice de pressão de vapor d´água em quatro clones de Coffea canephora em condições de défice hídrico
(2003) Pinheiro, Hugo Alves; DaMatta, Fábio Murilo; Chaves, Agnaldo Rodrigues de Melo; Batista, Karine D.; Moraes, Gustavo Adolfo Bevitori Kling de; Loureiro, Marcelo Ehlers; Consórcio Brasileiro de Pesquisa e Desenvolvimento do Café
Quatro clones de Coffea canephora (clones 14 e 120, tolerantes; e clones 46 e 109A, sensíveis à seca), cultivados em casa de vegetação, em vasos de 120 L, foram submetidos ao défice hídrico, com o objetivo de avaliarem-se possíveis alterações em parâmetros fotossintéticos, em resposta a variações no potencial hídrico na antemanhã (Yð am ) e ao défice de pressão de vapor d´água entre a folha e atmosfera (dðe). Oito meses após o plantio, o défice hídrico foi imposto por suspensão da irrigação, sendo a avaliação dos parâmetros fotossintéticos feita durante a manhã e ao meio-dia. Nos clones 14, 46 e 120, a condutância estomática (g s ) respondeu fortemente à redução de Yð am e, como consequência, a transpiração (E) e a taxa de assimilação líquida de carbono (A) foram reduzidas apreciavelmente, na medida em que o Yð am diminuiu. No clone 109A, tais respostas foram mais tênues. Em parte, isto explica a maior suscetibilidade do clone 109A à perda de água, visto que o Yð am = -3,0 PMa foi atingido em apenas 26 dias. Embora o clone 46 tenha requerido tempo similar para atingir o mesmo nível de Yð am , os resultados indicam que este clone apresenta um controle estomático das trocas gasosas mais eficiente. Por outro lado, reduções em DPV explicaram significativamente reduções em A e g s independentemente do clone estudado, com exceção do clone 109A, cujos estômatos pouco responderam às variações em dðe. Os resultados permitem inferir que pequenas variações em Yð am promovem eficiente controle do fechamento estomático nos clones 14, 46 e 120 e que estes clones responderam mais fortemente aos aumentos em dðe. Considerando-se apenas plantas irrigadas, o clone 109A apresentou razão raíz/parte aérea ligeiramente maior que os demais clones, apesar de uma maior volume de suas raízes concentrarem-se na superfície do solo. Em contraste, mesmo apresentando menor razão raiz/parte aérea em comparação ao clone 109A, os clones tolerantes 14 e 120 apresentaram sistema radicular mais profundo, o que possivelmente permite que o mesmo retire água de camadas mais profundas do solo. Conclui-se que a maior suscetibilidade do clone 109A à seca se dá, em parte, pela menor sensibilidade de seus estômatos ao Yð am superficiais do solo. Maiores distinções entre os demais clones não foram evidentes.
Resistência à ferrugem do cafeeiro: mapeamento genético, físico e análise da expressão gênica em resposta a infecção de H. vastatrix
(Universidade Federal de Viçosa, 2009) Diola, Valdir; Loureiro, Marcelo Ehlers; Universidade Federal de Viçosa
A ferrugem alaranjada causada pelo fungo biotrófico Hemileia vastatrix é uma das doenças que mais causa prejuízos econômicos aos cafeicultores. O melhoramento genético de cafeeiros visando obtenção de cultivares resistentes é lento e os estudos moleculars de identificação dos genes de resistência a H. vastatrix ainda são pouco informativos. Este estudo teve como objetivo obter informações de genética estrutural e funcional desta interação incompatível. Avaliou- se uma população UFV F2421-4 (Híbrido de Timor x Catuaí) com 224 cafeeiros segregantes para um gene que confere resistência a raça II de H. vastatrix. Foi obtido um mapa genético saturado com 25 marcadores AFLP que possibilitou a elaboração do mapa genético de alta densidade com 6 marcadores SCARs delimitando uma região cromossômica de 9,45 cM e flanqueando o gene de resistência a 0,7 e 0,9 cM. Os marcadores SCARs constituem-se as primeiras ferramentas disponíveis para estratégias para obter a resistência à ferrugem do cafeeiro por seleção assistida por marcadores moleculares. O mapa genético de maracdores SCARs orientou a construção do contig com 4,7 cM e ~360 kb, obtido pelo ordenamento de 5 clones BAC que continham simultânea a presença de dois marcadores. Foram isolados dois clones BAC portadores dos marcadores que flanqueiam o gene de resistência compreendendo a uma região ~120 kb. A obtenção do contig possibilitará a clonagem do primeiro gene de resistência a ferrugem em café. No estudo de expressão gênica diferencial foram identificados 108 Fragmentos Derivados de Transcritos (TDF) através da técnica de cDNA-AFLP, sendo 93 desta similares com genes envolvidos em processos biológicos de metabolismo, crescimento, ativação gênica, sinalização, respostas de defesa e degradação controlada de proteínas. Destes, foram selecionados 21 TDFs potencialmente envolvidos na sinalização e respostas de defesa para a análise de expressão por PCR em tempo real. Os genes selecionados são ativados 12 h pós-inoculação. Aqueles classificados como envolvidos na sinalização apresentaram maior expressão 24 h após a inoculação e para defesa, aumentaram a expressão exponencialmente até 72 h. Para TDFs similares a genes de sinalização, o maior nível de expressão foi observado para um gene NBS-LRR e, para a resposta de defesa, um gene que codifica para proteínas relacionadas à patogênese PR5 (semelhantes à Taumatina). O TDF NBS-LRR é um gene candidato do reconhecimento do elicitor do patógeno e PR5 pode ter um importante papel na resposta de defesa em cafeeiro. A identificação de genes diferencialmente expressos em cafeeiro constitui-se numa importante informação para compreender o mecanismo molecular de resistência à ferrugem.
Resposta fisiológica de clone de café Conilon sensível à deficiência hídrica enxertado em porta‐enxerto tolerante
(Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária - Embrapa, 2010-05) Silva, Vânia Aparecida; Antunes, Werner Camargos; Guimarães, Breno Lourenzzo Salgado; Paiva, Rita Márcia Cardoso; Silva, Vanisse de Fátima; Ferrão, Maria Amélia Gava; DaMatta, Fábio Murilo; Loureiro, Marcelo Ehlers
O objetivo deste trabalho foi determinar alterações fisiológicas e de tolerância à seca em clones de café Conilon (Coffea canephora) contrastantes quanto à sensibilidade ao deficit hídrico. Foram avaliadas as enxertias recíprocas entre os clones 109A, sensível ao deficit hídrico, e 120, tolerante – 120/109A, 120/120, 109A/120, 109A/109A –, além de seus respectivos pés‐francos. As plantas foram cultivadas em vasos de 12 L em casa de vegetação. Após seis meses, metade das plantas foi submetida ao deficit hídrico por meio da suspensão da irrigação, até que as folhas atingissem o potencial hídrico de antemanhã de ‐3,0 MPa. Quando o clone 120 foi usado como porta‐enxerto, as plantas apresentaram sistema radicular mais profundo, mas com menor massa, retardaram por mais tempo a desidratação celular das folhas e apresentaram maior eficiência no uso da água. Sob seca severa, os teores de amido e sacarose decresceram em todos os tratamentos, enquanto os teores de glicose, frutose, aminoácidos totais e prolina aumentaram, particularmente nos tratamentos 109A pé‐franco, 109A/109A e 120/109A. Essas plantas apresentaram menor eficiência no uso da água. O acúmulo de solutos não foi associado à tolerância à seca. O uso de porta‐enxertos tolerantes à seca contribui para a maior tolerância das plantas ao deficit hídrico.
Trocas gasosas em mudas de café arábica submetidas ao déficit hídrico e deficiência de nitrogênio
(Embrapa Café, 2015) Souza, Bruna Pereira de; Martinez, Hermínia Emilia Prieto; Caixeta, Eveline Teixeira; Carvalho, Felipe Paolinelli de; Clemente, Junia Maria; Loureiro, Marcelo Ehlers; Sturião, Walas Permanhane
Nas principais áreas brasileiras de cultivo de café arabica longos períodos sem chuvas são frequentemente observados. A seca é considerada como o principal fator limitante para o cultivo de café nessas áreas. As condições de seca afetam o crescimento e produtividade da cultura, em parte, através de reduções na taxa de assimilação líquida de carbono (A), seja por um efeito direto da desidratação sobre o aparato fotossintético ou em decorrência do efeito indireto do fechamento dos estômatos. Assim, objetivou-se com esta pesquisa estudar o impacto da nutrição nitrogenada e do déficit hídrico sobre as trocas gasosas em mudas de café arábica. Para avaliar as trocas gasosas em condições de déficit hídrico e de nitrogênio cinco cultivares de café arábica foram submetidas aos seguintes tratamentos: N-suficiente (+N, 5,0 mmol L-1 N-NO3-) sem déficit hídrico, N-suficiente (+N, 5,0 mmol L-1 N-NO3-) com déficit hídrico (-1,5 MPa) e N-deficiente (-N, 0,0 mmol L-1 N-NO3-) sem déficit hídrico, em solução nutritiva. O experimento foi montado em câmara de crescimento com temperatura controlada (23-24 oC), luminosidade de 200 μmol m-² s-¹e unidade relativa entre 56-58 %, tendo as plantas sido submetidas ao fotoperíodo de 12h/12h (luz/escuro). O período experimental foi de 96 h. O experimento foi montado em esquema fatorial 5x9, composto de 5 cultivares de café (Catuaí Amarelo IAC 62, Catuaí Vermelho IAC 44, Acauã, Catucaí Amarelo 2SL e Mundo Novo IAC 379-19) e três tratamentos (descritos acima) no delineamento em blocos casualizados com três repetições onde cada parcela era constituída por duas plantas. Todas as medições de trocas gasosas e fluorescência foram feitas respeitando o delineamento em blocos casualizados. A estresse hídrico afetou a fotossíntese líquida, condutância estomática, taxa transpiratória e eficiência do uso da água. Já deficiência de nitrogênio não afetou as variáveis avaliadas. As cultivares Acauã e Mundo Novo sofreram os maiores efeitos do déficit hídrico. De maneira geral, o déficit hídrico afetou as variáveis fisiológicas avaliadas enquanto a deficiência de N não afetou significativamente as variáveis fisiológicas avaliadas.
Trocas gasosas, fluorescência da clorofila e status hídrico em clones de Coffea canephora submetidos à seca
(2003) Pinheiro, Hugo Alves; DaMatta, Fábio Murilo; Chaves, Agnaldo Rodrigues de Melo; Batista, Karine D.; Moraes, Gustavo Adolfo Bevitori Kling de; Loureiro, Marcelo Ehlers; Consórcio Brasileiro de Pesquisa e Desenvolvimento do Café
Quatro clones de Coffea canephora (clones 14 e 120, tolerantes; e clones 46 e 109A, sensíveis à seca), cultivados em casa de vegetação, em vasos de 120 L, foram submetidos ao défice hídrico, com o objetivo de avaliarem-se possíveis relações entre trocas gasosas, fluorescência da clorofila, status hídrico e tolerância à seca. Oito meses após o plantio, o défice hídrico foi imposto por suspensão da irrigação, sendo a avaliação dos parâmetros fotossintéticos, de fluorescência e crescimento de ramos realizadas quando as plantas atingiram o potencial hídrico na antemanhã (Yð am ) em torno de -3,0 MPa. Reduções diferenciais em Yð am foram observadas, de modo que os clones 14 e 120 demoraram em torno de 30 dias para atingir -3,0 MPa, enquanto os clones sensíveis o fizeram em 26 dias. Reduções drásticas nas taxas de assimilação líquida do carbono (A), condutância dos estômatos ao vapor d´água (g s ) e transpiração (E) foram observadas nos clones 14 e 46, quando comparado aos demais clones, cujos parâmetros foram reduzidos de modo mais suave. Reduções em A foram apenas parcialmente explicadas por reduções em g s , visto que a concentração interna de CO 2 manteve-se inalterada em quaisquer dos clones, mesmo sob seca. Em adição, reduções em A também não puderam ser atribuídas a alterações na eficiência fotoquímica dos fotossistemas, coeficiente de extinção fotoquímica e não-fotoquímica e rendimento quântico do transporte de elétrons, em quaisquer dos clones. Apesar de se ter observado valores similares de potencial hídrico ao meio-dia entre os vários clones, uma tendência de redução na condutividade hidráulica das plantas foi observada, sendo significativa apenas para os clones 109A e 120, o que pode estar relacionado às reduções em E. Dos parâmetros avaliados, o Yð am foi o único que permitiu discriminar clones sensíveis em relação aos tolerantes à seca. Nos primeiros, o Yð am decresceu mais rapidamente, possivelmente uma consequência de controle estomático ineficaz da transpiração e/ou menor eficiência do sistema radicular para absorver água.