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Item Caracterização molecular e fenotípica de populações de Coffea arabica em seleção recorrente(Universidade Federal de Viçosa, 2020-03-24) Silva, Ana Carolina Andrade; Caixeta, Eveline Teixeira; Almeida, Dênia Pires deOs principais problemas fitossanitários nas lavouras de café arábica são a ferrugem causada pelo fungo Hemileia vastatrix e Coffee Berry Disease (CBD) causada pelo fungo Colletotrichum kahawae, sendo uns dos principais responsáveis pela redução da produtividade do cafeeiro e qualidade de bebida. Uma forma socioambiental eficiente para o controle dessas doenças é o uso de cultivares resistentes obtidas por meio de melhoramento genético. No entanto, o melhoramento genético do cafeeiro é um processo demorado, que pode levar cerca de 25 anos para se obter uma nova cultivar. Nesse sentido, a utilização de métodos de melhoramento associados a marcadores moleculares é uma alternativa viável para acelerar o processo de desenvolvimento de novas cultivares de café. Uma das aplicações de extrema relevância dos marcadores moleculares no melhoramento genético de plantas consiste em sua utilização como ferramenta auxiliar nos procedimentos de seleção assistida por marcadores moleculares (SAM). A SAM no processo de piramidação de alelos de resistência a doenças é amplamente eficiente, uma vez que permite a seleção na ausência do patógeno, anula o efeito do ambiente, de pleiotropia e epistasia e permite a eliminação dos genótipos indesejáveis nas primeiras gerações de seleção. Desse modo, o objetivo do presente estudo foi implementar a seleção assistida no melhoramento de duas populações de C. arabica, C6T-10 e C6T-24, em geração F 2 de seleção recorrente. Estudo da diversidade genética e análises morfoagronômicas dessas populações também foram realizadas para auxiliar na seleção dos cafeeiros. Para tanto, DNA de 148 cafeeiros pertencente às duas populações foi extraído e amplificado com marcadores moleculares associados a genes de resistência a ferrugem e ao CBD, bem como marcadores microssatélites distribuídos aleatoriamente no genoma. Para resistência a ferrugem foram utilizados marcadores ligados a três locos, sendo dois QTL que correspondem a genes maiores de resistência as raças I, II e patótipo 001 de H. vastatrix e um gene RGA (Disease Resistance Gene Analogs). Para CBD foram utilizados dois marcadores que se encontram flanqueando o gene Ck-1. Os marcadores microssatélites foram usados para o estudo de diversidade genética. Os dados dos marcadores associados aos dois QTL sugerem que todos cafeeiro da população C6T-24 possuem resistência para as raças I, II e patótipo 001 de H. vastatrix, pois a presença de um alelo dominante em um dos dois locos é suficiente para que o indivíduo seja resistente. O gene RGA associado a resistência a esse patógeno foi identificado em 117 cafeeiros. Para resistência a C. kahawae, 46 cafeeiros da população C6T-10 e 59 da população C6T-24 apresentaram o gene Ck-1. Foram identificados 37 cafeeiros da população C6T-10 e 23 da população C6T-24 com a piramidação dos quatro locos de resistência a H. vastatrix e C. kahawae. Esses mesmos cafeeiros foram avaliados como resistentes à ferrugem em nível de campo no ano de 2019. Outras características morfoagronômicas foram analisadas, permitindo a seleção de genótipos contendo piramidação de genes de resistência e características de interesse agronômico. Para auxiliar na seleção de genótipos a serem cruzado para formar novo ciclo de retrocruzamento, foi realizado estudo da diversidade dos cafeeiros, usando a análise de agrupamento UPGMA. Observou-se a formação de quatro grupos principais, permitindo evidenciar a diversidade dentro da população C6T-10. Com base nesse trabalho, foi possível selecionar cafeeiros em geração F 2 contendo a piramidação de alelos de resistência a H. vastatrix e C kahawae, bem como genótipos contendo diversidade que podem ser usados para cruzamento e formação de nova população para seleção recorrente. Palavras-chave: Melhoramento do cafeeiro. SAM. Diversidade genética. Piramidação de genes. Hemileia vastatrix. Colletotrichum kahawae.Item Caracterização molecular e resistência a doenças de genótipos de cafeeiros originários da América Central(Universidade Federal de Viçosa, 2022-04-01) Granados Brenes, Eduardo; Zambolim, Laércio; Caixeta, Eveline TeixeiraA cultura do café tem apresentado uma série de doenças que provocam severos danos na cafeicultura de diversos países. Visando minimizar esses problemas, programas de melhoramento genético têm desenvolvido cultivares com resistência à fatores bióticos e abióticos. No entanto, o uso dessa cultivares associado a autogamia e origem do cafeeiro arábica tem resultado em estreita relação genética entre os genótipos e, consequentemente, maior vulnerabilidade a doenças e pragas. Técnicas tradicionais de inoculação do patógeno complementadas com a biologia molecular permitem verificar a presença de genes que conferem resistência a ferrugem (Hemileia vastatrix), principal doença da cultura, e ao Colletotrichum kahawae causador da antracnose verde dos grãos, além de auxiliar o estudo de diversidade das cultivares. Marcadores ligados a genes que conferem resistência a doenças, complementam os trabalhos clássicos de fenotipagem das plantas de café na determinação da resistência ou a susceptibilidade a patógenos. Diante desse panorama, esse trabalho teve como objetivo a verificação da diversidade genética das cultivares de café da América Central, utilizando 16 marcadores microssatélites distribuídos aleatoriamente no genoma de C. arabica. Além disso, a resistência dessas cultivares foi verificada por meio da fenotipagem com as raças II e XXXIII de H. vastatrix e genotipagem com marcadores moleculares ligados a genes de resistência a H. vastatrix e a C. kahawae. As análises moleculares com marcadores aleatórios revelaram diversidade entre e dentro das cultivares analisadas, sendo possível obter o padrão molecular da maioria delas. Essas análises permitiram também observar erros de identificação de cultivar, misturas ou hibridações nas cultivares. Das 36 cultivares fenotipadas para resistência, 30 foram resistentes a raça II e 26 a raça XXXIII de H. vastatrix. Na genotipagem, os cafeeiros apresentaram variabilidade e alelos que conferem resistência a H. vastatrix, complementado os resultados fenotípicos, sugerindo uma piramidação de genes de resistência nos cafeeiros da América Central. Palavras-chave: Coffea arabica. Hemileia vastatrix. Colletotrichum kahawae. Seleção assistida por marcadores moleculares. Diversidade genética.Item Filogeografia molecular de populações brasileiras e colombianas do bicho mineiro do cafeeiro(Universidade Federal de Viçosa, 2015-08-11) Gomez, Laura Maria Pantoja; Guedes, Raul Narciso CarvalhoCom o objetivo de comparar a diversidade genética de Leucoptera coffeella em 21 populações de origem brasileira e colombiana foram sequenciados os genes citocromo B, COI e ITS. Os genes mitocôndrias foram concatenados e a análise gerou oito haplótipos, dos quais um apresentou uma ampla distribuição nos dois países. O gene ITS apresentou cinco haplótipos, a maior variabilidade foi encontrada na Colômbia. As analises da variância molecular entre e dentro de populações e entre e dentro de países refletiu uma maior variabilidade dentro das populações e dentro dos países. Sugerindo assim que o bicho mineiro tem o mesmo local de origem, mas foi introduzido nos dois países em momentos diferentes e sem troca de materiais entre eles.Item Biometria e composição química de genótipos do café conilon irrigado no cerrado do Planalto Central do Distrito Federal(Faculdade de Agronomia e Medicina Veterinária - Universidade de Brasília, 2018-05) Sala, Pedro Ivo Aquino Leite; Amabile, Renato FernandoO Cerrado tem se mostrado uma região ideal para o cultivo de grandes culturas e propícia à cultura do café, por ser plano permitindo o uso de máquinas. O conilon é uma variedade botânica dentro da espécie Coffea canephora Pierre ex Froehner que tem limitação nas baixas temperaturas em áreas de maior altitude, porém, apresenta grande diversidade genética e adaptação. Seu cultivo vem surgindo como uma nova opção para os produtores de café na região do Cerrado, Contudo, ainda não existem (variedades/clones) comerciais de conilon com qualidade superior de bebida. Nesse contexto busca-se, encontrar genótipos de cafés conilon com grande potencial para produção e melhor qualidade de bebida no intuito de auxiliar a seleção de genótipos promissores para programas de melhoramento genético. Nesse sentido, o objetivo desse trabalho foi caracterizar morfoagronômica e quimicamente o Coffea canephora irrigado no Cerrado do Planalto Central no Distrito Federal da coleção de trabalho da Embrapa Cerrados, avaliando o desenvolvimento de planta dos 238 genótipos após serem recepados segundo altura do ramo ortotrópico, número de nós (número de ramos plagiotrópicos), diâmetro do ramo ortotrópico. Ainda, estimou-se o número de plantas mortas após recepa, em relação ao ciclo de maturação com base em três caracteres morfoagronômicos. Foram analisadas características químicas desejáveis para qualidade de bebida em 27 genótipos pré- selecionados por trabalhos anteriores. As avaliações foram realizadas nos anos de 2016 e 2017 no campo experimental da unidade da Embrapa Cerrados, em Planaltina, Distrito Federal, situado a 15o35’57’’ de latitude Sul, 47o42’38’’ de longitude Oeste e à altitude de 1.007 m, irrigada por pivô central, com espaçamento de 3,5 m entre linhas e 1,0 m entre plantas. Foram efetuadas análise de regressão linear para cada variável resposta no qual foi empregado o Método dos Mínimos Quadrados Ordinários e coeficientes de determinação das regressões e estatísticas aplicadas para avaliar o ajuste dos modelos das curvas das variáveis resposta. Foi realizada análise de componentes principais (ACP), a dispersão gráfica dos genótipos em relação aos dois primeiros componentes. Foi constatada variabilidade genética entre os genótipos, sendo que os genótipos CPAC 124 e CPAC 162 foram os que apresentaram maior dissimilaridade entre os 238 genótipos. As maiores taxas de crescimento foram obtidas pelos genótipos CPAC 17 e CPAC 161. Os experimentos laboratoriais foram realizados nos anos de 2017 e 2018 no Laboratório de Ciência e Tecnologia de Alimentos da Embrapa Cerrados, utilizando os grãos crus advindos de frutos maduros de genótipos da coleção desta unidade da Embrapa. Os dados obtidos foram submetidos a análise de variância conjunta e foram estimados os parâmetros genéticos. Foi realizada a análise de componentes principais (ACP) a fim de agrupar os genótipos, utilizando método Ward a partir da ACP. Observaram-se diferenças significativas entre os genótipos para maioria das características químicas avaliadas, exceto ácido acético. Baixos valores de coeficiente de variação ambiental foram observados para a maioria das características, exceto ácido málico, indicando boa precisão experimental. A herdabilidade, coeficientes de variação genéticos e acurácia seletiva revelaram a possibilidade de obtenção de ganhos genéticos em trabalhos de seleção. Os genótipos CPAC 58 e CPAC 27, CPAC 33 e CPAC 37, CPAC 48 e CPAC 171 são os mais dissimilares entre si, indicando que o cruzamento entre eles pode proporcionar maior efeito heterótico e complementaridade sendo promissores para incremento da variabilidade genética.Item Variabilidade genética e caracterização química de acessos de café conilon em sistema de cultivo irrigado no Cerrado(Faculdade de Agronomia e Medicina Veterinária - Universidade de Brasília, 2016-05-31) Brige, Felipe Augusto Alves; Fagioli, MarceloDentre as diversas espécies introduzidas nos Cerrados, o café vem apresentando um bom desempenho, principalmente quando sob irrigação. Além das áreas propícias para o cultivo com café arabica, o Cerrado possui áreas potenciais para o cultivo do café conilon, pois este é mais tolerante a altas temperaturas. Por outro lado, o café conilon tem sua limitação nas baixas temperaturas em áreas de maior altitude, porém, a sua grande diversidade genética e adaptação sugere que esta espécie possa ser cultivada com sucesso no ambiente do Cerrado. O café conilon é largamente utilizado na indústria de café solúvel, por apresentar maior teor de sólidos solúveis, e quando de boa qualidade se torna um componente de grande relevância em blends com café arábica. Nesse sentido, este trabalho objetivou-se primeiramente quantificar e caracterizar a variabilidade genética de 213 acessos de café conilon, com base em seis caracteres químicos, além de selecionar genótipos com características químicas desejáveis de qualidade superior. Posteriormente, outro objetivo foi selecionar 84 genótipos, dentre os 213, para a caracterização e estimativa de parâmetros genéticos no ano seguinte, além da caracterização quanto ao tipo e tamanho dos grãos. Os experimentos foram realizados durante os anos de 2014 e 2015, no Laboratório de Ciência e Tecnologia de Alimentos da Embrapa Cerrados, utilizando os grãos crus advindos de frutos maduros de genótipos da coleção desta unidade da Embrapa, oriundos de cruzamentos naturais da cultivar Robusta Tropical (EMCAPA 8151) em um campo experimental do Incaper-ES. A coleção foi plantada no campo experimental da unidade da Embrapa Cerrados, em Planaltina, Distrito Federal, situado a 15o35’57’’ de latitude Sul, 47o42’38’’ de longitude Oeste e à altitude de 1.007 m, irrigada por pivô central, com espaçamento de 3,5 m entre linhas e 1,0 m entre plantas, sem repetição, portanto, sem delineamento experimental. Foram avaliados os teores de cafeína, proteína, sólidos solúveis totais (SST), extrato etéreo (EE), pH e acidez titulável total dos grãos crus enquanto a classificação por tipo e tamanho foram categorizados em chato graúdo, chato médio, chato miúdo e moca. Foi realizada análise de componentes principais (ACP), a dispersão gráfica dos acessos em relação aos dois primeiros componentes e em relação ao primeiro e terceiro, além da matriz de distância genética a partir dos escores dos genótipos em relação aos dois primeiros componentes da ACP. Foi constatada variabilidade genética entre os acessos, sendo que os materiais mais divergentes foram CPAC 160 e CPAC 32. Os dados de caracteres químicos obtidos dos 84 genótipos avaliados em dois anos foram submetidos à análise de variância conjunta e as médias foram agrupadas pelo teste de Scott-Knott. Foram verificadas diferenças significativas a 1% entre os acessos para todas as características químicas avaliadas. Os altos valores de coeficiente de variação genética e de herdabilidade para todos os caracteres, exceto pH, indicaram a existência de variabilidade genética. O genótipo CPAC 171 se mostrou promissor em relação às características proteína, extrato etéreo, SST e acidez titulável total, enquanto o genótipo CPAC 235 se revelou promissor para o tipo e tamanho de grãos.Item Diversidade genética, ganhos com seleção e seleção genômica ampla na espécie Coffea arabica(Universidade Federal de Viçosa, 2017-08-28) Sousa, Tiago Vieira; Caixeta, Eveline TeixeiraA espécie Coffea arabica é a mais importante, economicamente, do gênero Coffea. Essa espécie é autógama e apresenta base genética estreita. Assim, o sucesso dos programas de melhoramento para essa cultura é desafiador. Nesse sentido, métodos seletivos robustos e precisos são necessários para maximizar os ganhos com seleção, mantendo a variabilidade genética presente nas populações. O uso de marcadores moleculares, por permitir o acesso à informação do DNA dos indivíduos, e da seleção baseada em dados fenotípicos por meio de procedimentos de modelos mistos (REML/BLUP), por permitirem a estimação de parâmetros genéticos de forma acurada mesmo em situação de experimentos desbalanceados, têm se mostrado vantajosos. Finalmente, os métodos de seleção genômica ampla (GWS), que buscam conhecer as associações entre os dados genotípicos e os fenotípicos, tem se mostrado acurado e promissor para diversas espécies vegetais, inclusive para espécies perenes. O objetivo do trabalho foi identificar marcadores SNP e validá-los em estudos de diversidade genética; estimar os parâmetros genéticos e os ganhos com a seleção utilizando a metodologia de modelos mistos (REML/BLUP); aplicar o princípio da GWS e avaliar sua eficiência em população de C. arabica. A população em estudo, inicialmente, foi composta por 72 genótipos nos quais os marcadores SNP foram identificados e validados. A seleção fenotípica, por meio do procedimento REML/BLUP, foi realizada em 228 genótipos de cafeeiros. A GWS foi realizada em população composta por 195 genótipos, genotipados com 21.211 e fenotipados para 18 características agronômicas. Um total de 40.000 sondas específicas foram construídas, sendo identificados 91.517 marcadores SNP em 72 indivíduos de C. arabica. Após análises de qualidade, 11.187 SNP foram selecionados e validados em análises de diversidade e estrutura genética dexv populações. Os marcadores foram eficientes na avaliação da diversidade e estrutura genética de C. arabica. Com base nos dados fenotípicos por meio de análises de modelos mistos foi possível estimar os parâmetros genéticos da população avaliada e obter ganhos expressivos com seleção. Os resultados da GWS demonstram o potencial dessa metodologia seletiva para o melhoramento de C. arabica, por predizer com acurácia os valores genéticos genômicos dos indivíduos e possibilitar a redução no tempo necessário para completar o ciclo de seleção, proporcionando ganhos significativos em eficiência seletiva.Item Estimation of genetic parameters and SNPs based molecular diversity of Coffea canephora(Universidade Federal de Viçosa, 2015-08-13) Bikila, Bayisa Asefa; Sakiyama, Ney SussumuThe objective of this work was to assess the genetic parameters in Coffea canephora (Robusta and Conilon groups) and to analyze the genetic diversity of C. canephora accessions, which were genotyped with SNPs molecular markers. The phenotypic data were analyzed using the mixed model methodology (REML/BLUP) through the Selegen software for estimation of genetic parameters. The results showed a low genetic variability (CVg%) among the clones of Robusta and Conilon for all the evaluated traits. On the other hand, relatively high residual coefficients of variation (CV%) for most of the traits were recorded implying that these traits seem to be highly influenced by the environmental variation. The estimated repeatability for most of the traits was lowest indicating the irregularity of the superiority of the individuals among the measurements for these characters in the case of both clones showing high irregularity of the performance across measurement, which demonstrate that genotype selection based on those traits is not reliable strategy. Generally, for both groups of clones, there was low interaction with year, as observed by the genotypic correlation across measurement (r gmed ) for most of the characters evaluated demonstrating that selection can be performed at any of the development stages used for measurement. Genetic diversity was investigated using 46074 polymorphic SNP markers covering the entire genome of 50 C. canephora clones (24 Conilon and 26 Robusta). The genetic similarity between each pair of clones was calculated by the Jaccard coefficient and information about diversity among clones was inferred by means of the dendrogram built using UPGMA method (Unweighted Pair-Group Method with Arithmetic Mean) with the program NTSYS pc2.1. Hence, the dendrogram divided the clones into six groups. Generally, the analysis showed that the C. canephora genotypes were clearly divided into diversity groups that can be used for breeding programs.Item Caracterização molecular de cafeeiros do germoplasma Bourbon(Universidade Federal de Viçosa, 2015-03-09) Pestana, Rosa Karla Nogueira; Sakiyama, Ney SussumuCom a crescente demanda do mercado mundial de cafés especiais, os produtores brasileiros têm demonstrado interesse em retomar o cultivo do Bourbon, principalmente devido a seu potencial para produzir cafés de qualidade superior de bebida. Dessa forma, os melhoristas têm buscado incorporar acessos de Bourbon nos programas de melhoramento, a fim de obter cultivares para a produção de cafés especiais. Visando dar suporte aos programas de melhoramento da Empresa de Pesquisa Agropecuária de Minas Gerais (Epamig), foi instalado em Patrocínio, MG, um Banco Ativo de Germoplasma (BAG) com 1594 acessos, destes, 140 correspondem a Bourbon. Entretanto, a coleção de germoplasma de Bourbon ainda não foi devidamente caracterizada, fato que interfere no seu aproveitamento para fins comerciais e uso no melhoramento. Deste modo, a caracterização molecular desses genótipos é essencial para ampliar o conhecimento dos materiais genéticos disponíveis e, assim, incorporar os mais adequados nos programas de melhoramento genético do cafeeiro. Nesse sentido, o presente trabalho teve como objetivo caracterizar, por meio de marcadores SSR e AFLP, a coleção de Bourbon da Epamig, como uma ferramenta auxiliar na identificação dos acessos, avaliação da diversidade genética e do perfil molecular (Fingerprinting) dos genótipos. Na identificação dos acessos, apresentado no capítulo 1, os marcadores SSR foram utilizados para discriminar os genótipos de Bourbon juntamente com as técnicas de analise discriminante e redes neurais artificiais. Os locos SSR analisados foram adequados para diferenciar os acessos. Observou-se que as redes neurais artificiais apresentaram maior eficiência na classificação dos acessos de Bourbon do que a análise discriminante e foi possível identificar acessos que apresentaram misturas ou problemas na identificação inicial. Na avaliação da diversidade genética e do perfil molecular (Fingerprinting) dos acessos, apresentados no capítulo 2, os marcadores SSR e AFLP utilizados permitiram separar a maioria dos indivíduos analisados. Esses dados moleculares sugerem que, apesar da reconhecida base genética estreita de C. arabica, o germoplasma de Bourbon pertencente a Epamig apresenta variabilidade genética que pode ser explorada nos programas de melhoramento. A análise de fingerprinting permitiu identificar os perfis moleculares de cada acesso de Bourbon avaliado, os quais podem ser utilizados na identificação dos cafeeiros no banco. Dessa forma, os resultados obtidos nesse estudo fornecem subsídios para a manutenção e conservação da coleção de germoplasma de Bourbon. Além disso, deve auxiliar os melhoristas na escolha de genitores para possíveis hibridações em programas de melhoramento que buscam o desenvolvimento de cultivares com potencial para qualidade de bebida.Item Análise da variabilidade genética da broca-do-café, Hypothenemus hampei no Brasil e avaliação da dispersão local com uso de marcador molecular(Universidade Federal de Viçosa, 2012-07-20) Palacio, Zulma Nancy Gil; Lima, Eraldo Rodrigues deO estudo do movimento dos insetos em seu hábitat natural é essencial para a compreensão de sua biologia básica, demografia e etologia, além disso, fornece informação importante sobre os mecanismos da dispersão das espécies e sua interação com fatores ambientais. Esse tipo de estudo também auxilia na otimização de programas de manejo integrado e no planejamento de experimentos no campo. Assim, o objetivo geral desta tese foi desenvolver uma metodologia de fácil aplicação para estudar o movimento da broca-do-café, Hypothenemus hampei (Ferrari), (Coleoptera: Curculionidae) nas suas condições naturais, para tanto determinamos (i) a variabilidade e estrutura genética das populações da broca-do-café no Brasil, com o objetivo de identificar marcadores moleculares, (ii) desenvolvemos um método para avaliar o movimento de H. hampei, com uso de marcador molecular e (iii) estimamos a distância de vôo de esse inseto. O estudo foi conduzido no Brasil e na Colômbia; no Brasil, avaliamos a variabilidade e estrutura genética das populações da broca-do-café usando a técnica AFLP (análise de polimorfismos de comprimento de fragmentos amplificados), os resultados mostraram uma baixa variabilidade genética e pouca diferenciação com as populações colombianas. Portanto, para os estudos do movimento de H. hampei, usamos um marcador molecular desenhado previamente em populações etíopes e avaliado nas populações da Colômbia. O desenvolvimento do método para estimar o movimento da broca-do-café, foi realizado em uma lavoura da região central cafeeira colombiana, nos meses de outubro de 2011 a fevereiro de 2012, em uma área experimental de 2353 plantas de (Coffea arabica var. Colômbia), distribuídas em 6644 m2 aproximadamente. As recapturas foram obtidas utilizando os grãos de café como armadilhas. Os resultados mostraram que o marcador molecular microssatélite HHK. 1.6 como método de marcação permitiu realizar avaliações confiáveis do movimento das populações da broca-do-café ao longo do tempo e por várias gerações do inseto. A maior recaptura ocorreu num raio inferior a 40 m de distância do ponto central da liberação, a distância máxima que se deslocou a broca-do-café foi de 65 m e a função que melhor descreve esta relação, número médio de brocas recapturadas por árvore em função da distância é Y X i onde Y é número médio de brocas recapturadas por árvore e é distância da recaptura em metros. A aplicação desta metodologia para estudar o movimento de H. hampei em diferentes condições ecológicas e agronômicas da cultura do café deve ser viável e contribuirá para predizer o comportamento deste inseto face as variações climáticas e ecológicas.