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Absorção, translocação e utilização de zinco, cobre e manganês por mudas enxertadas de Coffea arabica
(Revista Brasileira de Ciência do Solo, 2006-02) Tomaz, Marcelo Antonio; Martinez, Herminia Emilia Pietro; Sakiyama, Ney Sussumu; Cruz, Cosme Damião; Pereira, Antonio Alves
Comparativamente ao pé-franco, a combinação enxerto/porta-enxerto altera os complexos mecanismos de "feedback" entre parte aérea e raízes, afetando de maneira positiva ou negativa a eficiência nutricional da planta. Este trabalho teve como objetivo avaliar, em cultivo hidropônico, a eficiência da absorção, translocação e utilização de Zn, Cu e Mn por mudas de Coffea arabica L., de acordo com o porta-enxerto utilizado. O experimento foi realizado em casa de vegetação, por um período de 170 dias, em vasos que continham areia como substrato, recebendo solução nutritiva circulante. Utilizaram-se, como enxerto, quatro genótipos de C. arabica: os cultivares Catuaí Vermelho IAC 15 e Oeiras MG 6851 e os híbridos 'H 419-10-3-1-5' e 'H 514-5-5-3' , e, como porta-enxerto, quatro genótipos, sendo três de Coffea canephora Pierre ex Froenher: Apoatã LC 2258, Conilon Muriaé-1 e RC EMCAPA 8141 (recombinação entre clones da variedade Robustão Capixaba – EMCAPA 8141) e uma linhagem de Coffea arabica L.: Mundo Novo IAC 376-4, além de quatro pés-francos. O delineamento experimental utilizado foi em blocos casualizados com 20 tratamentos, quatro repetições e uma planta por parcela. A eficiência nutricional das mudas quanto ao Zn, Cu e Mn variou de acordo com a combinação enxerto/porta-enxerto. A progênie 'H 514-5-5-3' foi mais eficiente quanto à utilização de Zn, Cu e Mn e produção de matéria seca, quando combinada com os porta-enxertos Apoatã LC 2258 e Mundo Novo IAC 376-4. O Catuaí Vermelho IAC 15 foi mais eficiente na utilização de Cu e Mn quando combinado com Apoatã LC 2258.
Análise dialélica de cafeeiros enxertados, em condições de campo
(Revista Ceres, 2004-09-22) Ferrari, Rafael Binda; Sakiyama, Ney Sussumu; Tomaz, Marcelo Antonio; Cruz, Cosme Damião; Pereira, Antonio Alves
Dezesseis combinações de enxertia de cafeeiro, além de quatro tratamentos de pés-francos, foram estudadas em um experimento em blocos casualizados, com três repetições e quatro plantas por parcela. Utilizaram-se como enxerto quatro genótipos de C. arabica L.: as variedades Catuaí Vermelho IAC 15 e Oeiras MG 6851 e as progênies 'H 419-10-3-1-5' e `H 514-5-5-3', e, como porta-enxerto, três genótipos de Coffea canephora Pierre ex Froencher: Apoatã LC 2258, Conilon Muriaé-1 e RC Emcapa (sementes oriundas de um campo de recombinação entre os clones da variedade Robustão Capixaba - EMCAPA 8141) e um genótipo de C. arabica L.: Mundo Novo IAC 376-4. As medições foram realizadas em três épocas diferentes e iniciadas quando as plantas atingiram 12 meses de idade: época 1, 04 e 05/03/2001; época 2, 15 e 16/06/2001; e época 3, 11 e 12/10/2001. As seguintes características foram avaliadas: altura da planta, área foliar, número de nós por ramo plagiotrópico primário e diâmetro de copa. O melhor enxerto, com relação à capacidade geral de combinação, foi 'H419-10-3-1-5', seguido de tatuai Vermlho IAC15', enquanto o melhor porta-enxerto foi `Emcapa 8141', seguido de `Mundo Novo IAC 376-4-32'. Não foi possível identificar um tratamento com maior capacidade específica de combinação.
Avaliação de híbridos F1 de café (coffee arabica l.) e respectivos progenitores com marcadores RAPD
(Revista Ceres, 2002-04-26) Fontes, José Roberto M.; Sakiyama, Ney Sussumu; Cardoso, Antônio Américo; Zambolim, Laércio; Pereira, Antônio Alves
Foi utilizado neste estudo uma população do programa de melhoramento do cafeeiro do Departamento de Fitopatologia da Universidade Federal de Viçosa descendente de cruzamentos entre linhagens de Catual (Vermelho e Amarelo) e seleções do Hibiido de Timor. Um estudo com marcadores RAPD foi realizado para avaliação de híbridos F1 de café e respectivos progenitores. Analisaram-se 51 genélipos (10 progenitores Catual, 12 progenitores Híbrido de Timor e 29 hibridos F1). Para a certificação da natureza hibrida die 12 híbridos F1 estudados, a análise RAPD também foi utilizada. No estudo da diversidade genética., realizaram-se 15? reações, com 86 primers, tendo 53,5% deles apresentado polimorfismo, totalizando l08 bandas polimórficas, com média de 2,35 bandas polimórficaslprimer. Dentre os primers que apresentaram maior número de bandas polimórficas estão: OPA-8, OPC4O, OPA5 e OPA-10. Com um limite die dissimilaridade genética de 54%, o Híbrido de Timor UFV 427-I S permaneceu no grupo dos cultivares Catual. Dos 12 genõ tipos mais produtivos na geração F/, I I tiveram sua natureza híbrida confirmada. Marcadores RAPD foram eficientes na avaliação de diversidade genética em C. arabica e na certificação da natureza híbrida de materiais gentticos obtidas porcruzamentos artificiais.
Breeding potential and genetic diversity of "Híbrido do Timor" coffee evaluated by molecular markers
(Crop Breeding and Applied Biotechnology, 2010-12) Setotaw, Tesfahun Alemu; Caixeta, Eveline Teixeira; Pena, Guilherme Ferreira; Zambolim, Eunize Maciel; Pereira, Antonio Alves; Sakiyama, Ney Sussumu
AFLP, RAPD and SSR molecular markers were used to study the genetic diversity and genetic structure of the Híbrido de Timor germplasm. The principal coordinate analysis, UPGMA cluster analysis based on genetic dissimilarity of Jaccard, Bayesian model-based cluster analysis, percentage of polymorphic loci, Shannon's information index and Nei gene diversity were employed to assess the genetic diversity. The analyses demonstrated a high genetic diversity among Híbrido de Timor accessions. UPGMA and Bayesian cluster analyses grouped the accessions into three clusters. The genetic structure of Híbrido de Timor is reported. The management of Híbrido de Timor germplasm variability and its potential use in breeding programs are discussed.
Diferenças genéticas na eficiência de absorção, na translocação e na utilização de K, Ca e Mg em mudas enxertadas de cafeeiro
(Ciência Rural, 2008-09) Martinez, Hermínia Emília Prieto; Tomaz, Marcelo Antonio; Cruz, Cosme Damião; Ferrari, Rafael Binda; Zambolim, Laércio; Sakiyama, Ney Sussumu
O estudo da eficiência nutricional de plantas enxertadas de cafeeiro é importante para a seleção de combinações enxerto/porta-enxerto visando desenvolvimento e produção máximos. O presente trabalho teve como objetivo avaliar as diferenças genéticas na eficiência de absorção, no transporte e na utilização de Potássio, Cálcio e Magnésio em mudas enxertadas de cafeeiro. O plantio foi realizado em vasos de 20L contendo como substrato terra, areia e esterco na proporção de 3:1:1, em que as plantas permaneceram por 18 meses até a coleta do experimento. Utilizaram-se como enxertos quatro genótipos de Coffea. arabica L.: as variedades Catuaí Vermelho IAC 15 e Oeiras MG 6851 e os híbridos H419-10-3-4-4 e H514-5-5-3 do programa de melhoramento da EPAMIG/UFV. Como porta-enxerto, foram empregados cinco progênies famílias de meios-irmãos de clones de Coffea canephora Pierre cv. Conilon: “ES 21”, “ES 36”, “ES 26”, “ES 23” e “ES 38” do programa de melhoramento de café robusta do INCAPER. Houve variação da eficiência nutricional de K, Ca e Mg das plantas de cafeeiro em função da combinação enxerto/porta-enxerto. Na maioria das vezes, as plantas enxertadas tiveram desempenho inferior ao do pé-franco quanto à eficiência de absorção, translocação e utilização do K, Ca e Mg, bem como na produção de matéria seca. As combinações da variedade Catuaí Vermelho IAC 15 com os porta-enxertos ES 26 e ES 23 foram eficientes quanto à utilização de Mg e à produção de matéria seca. A baixa eficiência de absorção de K e Mg das combinações de enxertia com a cultivar Oeiras MG 6851 podem ter contribuído para a redução de produção de matéria seca total das mesmas.
Diferenciação entre linhagens do café Catimor derivadas do híbrido HW 26-5, com base em Marcadores RAPD
(Revista Ceres, 2002-08-05) Silva, Luciano da Costa e; Sakiyama, Ney Sussumu; Zambolim, Laércio; Pereira, Antônio Alves
Em trabalho anterior sobre Coffea arabica L., 23 progênies de Catimor, gerações F6 e F7, dependentes do hibrido CIFC HW 26-5, e uma linhagem de Catuaí Vermelho foram avaliadas com descritores morfológicos. Comparando-se com os dadas de genealogia, os descritores morfológicos nab foram eficientes para diferenciar as linhagens, exceto quando descritores de herdabilidade acima de 80% foram considerados. No presente trabalho, procurouse distinguir as mesmas 23 progênies de Catimor em geração F6 e F7 empregando-se marcadores RAPD. As distâncias genéticas entre as progênies foram estimadas com base em 14 logos polimórficos. Dadas de agrupamento com base em distâncias genéticas, obtidas a partir de marcadores RAPD, foram coerentes com os dados de genealogia destas progênies, mostrando que estes marcadoresforam eficientes gora diferenciar as descendências de Catimor derivadas da híbrido CIFC HW 26-5.
Diversidade genética entre acessos de mentrasto avaliada por características botânico-agronômicas, moleculares e fitoquímicas
(Revista Ceres, 2004-03) Silva, Derly José Henriques da; Castro, Henrique Guilhon de; Oliveira, Luiz Orlando de; Ferreira, Francisco Affonso; Sakiyama, Ney Sussumu; Barbosa, Luiz Cláudio de Almeida; Ribeiro Júnior, José Ivo
Objetivou-se avaliar a divergência genética entre cinco acessos de mentrasto por métodos multivariados, utilizando-se características botânico-agronômicas, moleculares (marcadores RAPD) e fitoquímicas (teor e composição do óleo essencial). A análise de agrupamento por meio do método de Tocher, das características botânico-agronômicas, moleculares e fitoquímicas, formou dois grupos. Na análise da divergência genética por marcadores moleculares, 14 primers deram origem a 26 bandas polimórficas. A biomassa fresca e & biomassa seca foram as características botânico- agronômicas que mais contribuíram para a diversidade genética. As características fitoquímicas que mais contribuíram para a diversidade genética foram os compostos precoceno I e precoceno ll. Verificou-se coeficiente de correlação significativo entre biomassa seca e precoceno I. Foram constatados coeficientes de correlação não-significativos entre as características botânico-agronômicas, moleculares e fitoquímicas, com base nas distâncias dos acessos.
Early selection enabled by the implementation of genomic selection in Coffea arabica breeding
(Frontiers in Plant Science, 2019-01) Sousa, Tiago Vieira; Caixeta, Eveline Teixeira; Alkimim, Emilly Ruas; Oliveira, Antonio Carlos Baião; Pereira, Antonio Alves; Sakiyama, Ney Sussumu; Zambolim, Laércio; Resende, Marcos Deon Vilela
Genomic Selection (GS) has allowed the maximization of genetic gains per unit time in several annual and perennial plant species. However, no GS studies have addressed Coffea arabica, the most economically important species of the genus Coffea. Therefore, this study aimed (i) to evaluate the applicability and accuracy of GS in the prediction of the genomic estimated breeding value (GEBV); (ii) to estimate the genetic parameters; and (iii) to evaluate the time reduction of the selection cycle by GS in Arabica coffee breeding. A total of 195 Arabica coffee individuals, belonging to 13 families in generation of F2 , susceptible backcross and resistant backcross, were phenotyped for 18 agronomic traits, and genotyped with 21,211 SNP molecular markers. Phenotypic data, measured in 2014, 2015, and 2016, were analyzed by mixed models. GS analyses were performed by the G-BLUP method, using the RKHS (Reproducing Kernel Hilbert Spaces) procedure, with a Bayesian algorithm. Heritabilities and selective accuracies were estimated, revealing moderate to high magnitude for most of the traits evaluated. Results of GS analyses showed the possibility of reducing the cycle time by 50%, maximizing selection gains per unit time. The effect of marker density on GS analyses was evaluated. Genomic selection proved to be promising for C. arabica breeding. The agronomic traits presented high complexity for they are controlled by several QTL and showed low genomic heritabilities, evidencing the need to incorporate genomic selection methodologies to the breeding programs of this species.
Efeito do porta-enxerto nas trocas gasosas, área foliar e superfície de raiz de mudas de Coffea arabica L.
(Revista Ceres, 2006-03) Tomaz, Marcelo Antonio; Sakiyama, Ney Sussumu; Matta, Fábio Murilo da; Martinez, Hermínia Emília Prieto; Cruz, Cosme Damião; Pereira, Antônio Alves
Este trabalho teve como objetivo avaliar o efeito do porta-enxerto na condutância estomática, transpiração, fotossíntese, área foliar e superfície de raiz de mudas de Coffea arabica L. em cultivo hidropônico. Utilizaram-se como enxerto quatro genótipos de C. arabica: as variedades Catuaí Vermelho IAC 15, Oeiras MG 6851 e os híbridos ‘H 419- 10-3-1-5’ e ‘H 514-5-5-3’, e como porta-enxerto quatro genótipos, sendo três de Coffea canephora Pierre ex. Froenher: Apoatã LC 2258, Conilon Muriaé-1 e RC EMCAPA 8141 (recombinação entre clones da variedade Robustão Capixaba - EMCAPA 8141) e a linhagem Mundo Novo IAC 376-4, além de quatro pés-francos. Dentre os porta-enxertos, o melhor desempenho foi do Mundo Novo, que proporcionou efeitos positivos na assimilação de CO 2 na área foliar e na superfície de raiz de Catuaí e H419-10-3-1-5. Essas variáveis foram afetadas negativamente nas plantas enxertadas sobre Muriaé-1 e RC EMCAPA. A enxertia de genótipos de C. arabica em porta-enxerto da mesma espécie foi, neste estudo, mais eficiente que em porta-enxertos de C. canephora. O modelo estatístico de análise dialélica foi eficiente na avaliação da capacidade geral de combinação dos porta-enxertos, podendo ser, portanto, recomendado no processo de seleção de programas de melhoramento.
Eficiência de absorção e utilização de boro, zinco, cobre e manganês em mudas enxertadas de cafeeiro
(Revista Ceres, 2011-02) Tomaz, Marcelo Antonio; Martinez, Hermínia Emilia Prieto; Rodrigues, Wagner Nunes; Ferrari, Rafael Binda; Pereira, Antônio Alves; Sakiyama, Ney Sussumu
O estudo da eficiência nutricional de plantas enxertadas de cafeeiro é importante para a seleção de combinações enxerto/porta-enxerto, visando atingir melhor desenvolvimento e produção. Este trabalho teve como objetivo avaliar as diferenças na eficiência de absorção e utilização de B, Zn, Cu e Mn em mudas enxertadas de cafeeiro. O experimento foi conduzido em vasos de 20 litros contendo como substrato terra, areia e esterco na proporção de 3:1:1, onde as plantas permaneceram por um período de 18 meses. Utilizaram-se como enxerto quatro genótipos de Coffea arabica L.: os cultivares Catuaí-Vermelho IAC 15 ('Catuaí 15') e Oeiras MG 6851 ('Oeiras') e os híbridos H419-10-3-4-4 ('H419') e H514-5-5-3 ('H514') do programa de melhoramento da EPAMIG/UFV. Como porta-enxerto foram empregados cinco progênies de famílias de meio-irmãos de clones de Coffea canephora Pierre ex Froenher cv. Conilon: ES 21, ES 36, ES 26, ES 23 e ES 38 do programa de melhoramento de café robusta do Incaper. O delineamento experimental foi inteiramente casualizado, com 24 tratamentos e três repetições, sendo quatro pés-francos e 20 combinações de enxertia. A eficiência nutricional das plantas variou conforme a combinação enxerto/porta-enxerto. O cultivar Oeiras não foi beneficiado por nenhuma enxertia, apresentando redução da produção total de matéria seca em todas as combinações comparativamente ao respectivo pé-franco. O cultivar Catuaí 15 foi mais eficiente na produção de matéria seca e utilização de B e Zn quando combinado com os materiais genéticos de conilon ES 26 e ES 23.
Eficiência relacionada à absorção e utilização de nitrogênio, fósforo e enxofre, em plantas de cafeeiros enxertadas, cultivadas em vasos
(Ciência e Agrotecnologia, 2008-10-14) Tomaz, Marcelo Antonio; Martinez, Hermínia Emília Prieto; Cruz, Cosme Damião; Freitas, Rogério Soares de; Pereira, Antonio Alves; Sakiyama, Ney Sussumu
O estudo da eficiência nutricional de plantas de cafeeiro (Coffea. arabica) enxertadas visou conhecer preliminarmente os potenciais de clones de Conilon (C. canephora) como porta-enxertos quanto à absorção e utilização de N, P e S. O experimento foi realizado no viveiro do setor de cafeicultura do Departamento de Fitopatologia da Universidade Federal de Viçosa, utilizando vasos de 20 litros em ambiente aberto. Foram empregados como porta-enxerto cinco progênies famílias de meio-irmãos de clones elites de C. canephora Pierre cv. Conilon do programa de melhoramento de cafeeiros robusta do INCAPER: 'ES 21', 'ES 36', 'ES 26', 'ES 23' e 'ES 38'. Utilizaram-se como enxertos as cultivares Catuaí Vermelho IAC 15 e Oeiras MG 6851 e as linhagens H 419-10-3-4-4 e H 514-5-5-3 de C. arabica. O delineamento experimental foi inteiramente casualizado, com 24 tratamentos e 3 repetições, sendo quatro pés-francos e 20 combinações de enxertia. No cultivo em vasos, a cultivar Catuaí Vermelho IAC 15 quando combinada com os porta-enxertos ES 26 e ES 23 apresentou maior produção de matéria seca e utilização de N e P quando comparada com o pé-franco. Na maioria das vezes as plantas enxertadas cultivadas em vaso, tiveram desempenho igual ou inferior às plantas controles ( pé-franco) quanto à eficiência nutricional e produção de matéria seca.
High-density genetic mapping for coffee leaf rust resistance
(Tree Genetics & Genomes, 2011-06-10) Loureiro, Marcelo Ehlers; Diola, Valdir; Brito, Giovani Greigh de; Caixeta, Eveline Teixeira; Maciel-Zambolim, Eunize; Sakiyama, Ney Sussumu
Coffee leaf rust caused by the fungus Hemileia vastatrix causes considerable economic losses for coffee producers. Although agrochemical products can provide sufficient disease control, the use of resistant cultivars is a safer alternative. This resistance may be constrained by one or a few genetic factors, mainly those found in material originating from interspecific hybrids. In this study, the genetic analysis of an F 2 population consisting of 224 plants derived from a crossing of Híbrido de Timor UFV 427-15 (resistant) with Catuaí Amarelo IAC 30 (susceptible) showed that a dominant gene confers the resistance of coffee to race II of H. vastatrix. From a genetic map saturated with 25 amplified fragment length polymorphism (AFLP) markers linked to the resistance gene, we developed a high-density genetic map with six sequence-characterized amplified region (SCAR) markers delimiting a chromosomal region of 9.45 cM and flanking the dominant gene at 0.7 and 0.9 cM. This is the first saturated and high-density genetic map obtained from this region containing the resistance gene. The results of this study are of great importance for the introduction of molecular markers for marker-assisted selection; they will also facilitate studies related to the cloning, structure, and function of race-specific genes involved in the resistance of coffee trees to H. vastatrix.
High-throughput targeted genotyping using next-generation sequencing applied in Coffea canephora breeding
(Euphytica, 2018-03) Alkimim, Emilly Ruas; Caixeta, Eveline Teixeira; Sousa, Tiago Vieira; Silva, Felipe Lopes da; Sakiyama, Ney Sussumu; Zambolim, Laércio
The use of molecular markers to detect polymorphism at DNA level is one of the most significant developments in molecular biology techniques. With the development of new next-generation sequencing technologies, the discovery of SNP became easier and faster, and the costs of data point were reduced. The development and use of SNP markers for coffee have provided new perspectives for the evaluation of genetic diversity and population structure via different statistical approaches. In this study, 72 Coffea canephora genotypes were analyzed to identify the SNP markers and apply them to genetic studies and selection of parents/hybrids in genetic breeding. As many as 117,450 SNP were identified using the RAPiD Genomics platform. After quality analyses, 33,485 SNP were validated for analyses of genetic diversity and population structure. Genotypes were separated based on their varietal groups, and Hybrids were differentiated using the clustering and Bayesian approach. Coffee accessions mistakenly identified in the germplasm and breeding program were detected. The Conilon varietal group presented the lowest genetic dissimilarity values, suggesting the introduction of new accessions in the germplasm bank. The highest genetic distances values were observed among genotypes of the heterotic groups (Conilon and Robusta). The markers were efficient in evaluating the genetic diversity and population structure of C. canephora. Promising crosses were selected within and between the varietal groups. Hybrids with greater genetic distances were selected, which were important for C. canephora breeding programs.
In silico identification of coffee genome expressed sequences potentially associated with resistance to diseases
(Genetics and Molecular Biology, 2010-12-01) Alvarenga, Samuel Mazzinghy; Maciel-Zambolim, Eunize; Zambolim, Laércio; Sakiyama, Ney Sussumu; Caixeta, Eveline Teixeira; Thiebaut, Flávia; Hufnagel, Bárbara
Sequences potentially associated with coffee resistance to diseases were identified by in silico analyses using the database of the Brazilian Coffee Genome Project (BCGP). Keywords corresponding to plant resistance mechanisms to pathogens identified in the literature were used as baits for data mining. Expressed sequence tags (ESTs) related to each of these keywords were identified with tools available in the BCGP bioinformatics platform. A total of 11,300 ESTs were mined. These ESTs were clustered and formed 979 EST-contigs with similarities to chitinases, kinases, cytochrome P450 and nucleotide binding site-leucine rich repeat (NBS-LRR) proteins, as well as with proteins related to disease resistance, pathogenesis, hypersensitivity response (HR) and plant defense responses to diseases. The 140 EST-contigs identified through the keyword NBS-LRR were classified according to function. This classification allowed association of the predicted products of EST-contigs with biological processes, including host defense and apoptosis, and with molecular functions such as nucleotide binding and signal transducer activity. Fisher's exact test was used to examine the significance of differences in contig expression between libraries representing the responses to biotic stress challenges and other libraries from the BCGP. This analysis revealed seven contigs highly similar to catalase, chitinase, protein with a BURP domain and unknown proteins. The involvement of these coffee proteins in plant responses to disease is discussed.
Inheritance study and linkage mapping of resistance loci to Hemileia vastatrix in Híbrido de Timor UFV 443-03
(Tree Genetics & Genomes, 2015-06-26) Pestana, Kátia Nogueira; Capucho, Alexandre Sandri; Caixeta, Eveline Teixeira; Almeida, Dênia Pires de; Zambolim, Eunize Maciel; Cruz, Cosme Damião; Zambolim, Laércio; Pereira, Antônio Alves; Oliveira, Antonio Carlos Baião de; Sakiyama, Ney Sussumu
Coffee leaf rust (CLR) caused by Hemileia vastatrix Berk. et Br. is one of the major Coffea arabica diseases worldwide. CLR resistance has been attributed to at least nine dominant genes, as single or in combination. We present an inheritance study and mapping loci involved in the Híbrido de Timor (HDT) UFV 443-03 resistance to race I, race II, and pathotype 001 of H. vastatrix. Molecular markers were used to ascertain the phenotypic results and to map the putative resistance loci. For all tree isolates, the inheritance study indicated that the resistance of HDT UFV 443-03 is conditioned by two independent dominant loci or by three independent loci (two dominant and one recessive). Molecular marker analyses ascertained that the resistance of HDT UFV 443-03 to race II is conditioned by at least two independent dominant loci, while the resistance to race I and pathotype 001 is conditioned by at least four independent dominant loci. Gene pyramiding might result in a cultivar with durable resistance; however, it is difficult to distinguish between plants with one or more resistance genes due to epistatic effects. Molecular markers linked to these genes were indicated for marker-assisted selection, as it is an efficient breeding alternative for CLR resistance with no such epistatic effects.
Marcadores moleculares derivados de sequências expressas do genoma café potencialmente envolvidas na resistência à ferrugem
(Pesquisa Agropecuária Brasileira, 2011-08-21) Alvarenga, Samuel Mazzinghy; Caixeta, Eveline Teixeira; Hufnagel, Bárbara; Thiebaut, Flávia; Zambolim, Eunize Maciel-; Zambolim, Laércio; Sakiyama, Ney Sussumu
O objetivo deste trabalho foi identificar marcadores moleculares relacionados à resistência do cafeeiro (Coffea arabica) à ferrugem (Hemileia vastatrix). Foram identificadas sequências de DNA potencialmente envolvidas na resistência do cafeeiro a doenças, por meio de análise "in silico", a partir das informações geradas pelo Projeto Brasileiro do Genoma Café. A partir das sequências mineradas, foram desenhados 59 pares de iniciadores para amplificá-las. Os 59 iniciadores foram testados em 12 cafeeiros resistentes e 12 susceptíveis a H. vastatrix. Vinte e sete iniciadores resultaram em bandas únicas e bem definidas, enquanto um deles amplificou fragmento de DNA em todos os cafeeiros resistentes, mas não nos suscetíveis. Esse marcador molecular polimórfico amplificou uma região do DNA que corresponde a uma janela aberta de leitura parcial do genoma de C. arabica que codifica uma proteína de resistência a doenças. O marcador CARF 005 é capaz de diferenciar os cafeeiros analisados em resistentes e susceptíveis a H. vastatrix.
Marker-assisted selection provides arabica coffee with genes from other Coffea species targeting on multiple resistance to rust and coffee berry disease
(Molecular Breeding, 2017-01-04) Alkimim, Emilly Ruas; Caixeta, Eveline Teixeira; Sousa, Tiago Vieira; Pereira, Antônio Alves; Oliveira, Antonio Carlos Baião de; Zambolim, Laércio; Sakiyama, Ney Sussumu
Selecting superior genotypes is facilitated by marker-assisted selection (MAS), which is particularly suitable for transferring disease resistance alleles because it nullifies environmental effects and allows selection of resistant individuals in the absence of the pathogen or race, enabling preventive breeding. Molecular markers linked to two major genes (SH3 and SH?), conferring resistance to coffee rust, and those linked to the Ck-1 gene, conferring resistance to coffee berry disease (CBD), have previously been identified. These markers were validated and used in a progeny of crosses between Indian selections with Coffea arabica cultivars. Eleven resistant individuals homozygous for SH3 were identified by MAS. Of these, seven carry SH? from Híbrido de Timor and the gene introduced from Coffea liberica (SH3). SH? was characterized as derived from Coffea canephora. Thus, it was possible to identify C. arabica genotypes carrying important genes for rust resistance introgressed from other coffee species. MAS also allowed identification of sources of CBD resistance for use in preventive breeding for resistance to this serious disease. Using two validated molecular markers, two coffee plants carrying Ck-1 were identified: the UFV 328-60 genotype (F2) was resistant and homozygous based on both molecular markers but exhibited no markers related to SH3 and SH?, and the UFV 317-12 genotype (F1) was resistant and homozygous but resistant and heterozygous based on CBD-Sat207 and CBD-Sat235, respectively. Along with possessing Ck-1, the latter carries SH?. Overall, plants carrying different genes for resistance to rust and CBD were identified. These plants are important sources for gene pyramiding in breeding programs aimed at multiple and durable resistance.
Molecular diversity in Coffea canephora germplasm conserved and cultivated in Brazil
(Crop Breeding and Applied Biotechnology, 2013-12) Cruz, Cosme Damião; Souza, Flávio de França; Caixeta, Eveline Teixeira; Ferrão, Luís Felipe Ventorim; Pena, Guilherme Ferreira; Sakiyama, Ney Sussumu; Zambolim, Eunize Maciel; Zambolim, Laércio
This work aimed to characterize accessions that represent the C. canephora germplasm conserved and cultivated in Brazil. A total of 130 accessions from germplasm banks of IAC (São Paulo), UFV (Minas Gerais) and also collected in plantations of the State of Espírito Santo and Rondônia were evaluated with a set of 20 new microsatellite primers. Multivariate methods were used to estimate the relationship among the accessions. High level of polymorphism and two major diversity clusters were identified. First cluster was composed by the accessions conserved in the IAC and UFV collections and the second was formed by accessions collected in areas under cultivation. Accessions from Espírito Santo and Rondônia were clear separated, composing two subclusters. Despite the great polymorphism found in Brazilian plantations, the diversity may be increased, because a new threshold in the genetic gains is expected on breeding programs with the intensification of the use of conserved germplasm.
Molecular markers useful to discriminate Coffea arabica cultivars with high genetic similarity
(Euphytica, 2017-03-03) Sousa, Tiago Vieira; Caixeta, Eveline Teixeira; Alkimim, Emilly Ruas; Oliveira, Antonio Carlos Baião de; Pereira, Antonio Alves; Zambolim, Laércio; Sakiyama, Ney Sussumu
New cultivars are released every year to meet market demands. However, in species with a narrow genetic base, such as Coffea arabica, the cultivars are closely related and phenotypically similar. This hinders the accurate discrimination of genotypes using morphological descriptors in distinctness, uniformity, and stability (DUS) testing, which is required for the registration and protection of new cultivars. In this sense, molecular markers are an auxiliary tool for accurate and precise discrimination of cultivars. This study aimed to verify the informative capacity and effectiveness of a molecular marker set to discriminate among C. arabica varieties, create a database of DNA profiles and allele frequencies, analyze the genetic diversity in this collection, and explore genetic kinships. Thirty-four C. arabica cultivars/progenies, which belong to the Brazilian Cultivar Trial, were analyzed using 31 microsatellite markers. Markers with weak bands were removed, and of the remaining, 74.07% were polymorphic and revealed 47 alleles. The obtained molecular profiles revealed segregation between and within cultivars/progenies, and genetic variability was observed between all the cultivars/progenies. Sixteen markers were selected for dendrogram construction and for fingerprinting analysis of the cultivars. The ability of these markers to detect varietal mixture and analyze diversity between and within cultivars was also discussed in detail. The results demonstrated the effectiveness of markers in distinguishing related genotypes from those with similar phenotypic traits. This biotechnological tool will assist breeders in DUS testing of cultivars.
Plant breeding with marker-assisted selection in Brazil
(Crop Breeding and Applied Biotechnology, 2013-12-03) Sakiyama, Ney Sussumu; Ramos, Helaine Christine Cancela; Caixeta, Eveline Teixeira; Pereira, Messias Gonzaga
Over the past three decades, molecular marker studies reached extraordinary advances, especially for sequencing and bioinformatics techniques. Marker-assisted selection became part of the breeding program routines of important seed companies, in order to accelerate and optimize the cultivar developing processes. Private seed companies increasingly use marker-assisted selection, especially for the species of great importance to the seed market, e.g. corn, soybean, cotton, and sunflower. In the Brazilian public institutions few breeding programs use it efficiently. The possible reasons are: lack of know-how, lack of appropriate laboratories, few validated markers, high cost, and lack of urgency in obtaining cultivars. In this article we analyze the use and the constraints of marker-assisted selection in plant breeding programs of Brazilian public institutes.