Análise de elementos transponíveis em Hemileia vastatrix e Coffea spp.

Abstract

A ferrugem do cafeeiro é causada pelo fungo Hemileia vastatrix Berk. & Broome, um parasita obrigatório que infecta folhas de plantas do gênero botânico Coffea. Entre as espécies cultivadas deste gênero, Coffea arabica é a mais suscetível. A desfolha precoce pode levar à morte de ramos, seguido de perdas da produtividade no ano subsequente. Os danos podem alcançar índices de 50% quando as condições são favoráveis. Há um consenso que existe grande variabilidade genética na população de H. vastatrix e o surgimento de novas raças são um grande desafio para o manejo da doença. A raça II de H. vastatrix é a mais prevalente e a raça XXXIII suplantou a resistência de algumas cultivares comerciais de C. canephora no Brasil. No entanto, como o ciclo sexual ainda é parcialmente descrito, não são claros quais são mecanismos-chave de variabilidade genética ligados ao surgimento de raças em H. vastatrix. Nesse contexto, os elementos transponíveis (ETs) podem ser uma abordagem promissora, porém, pouco explorada nos estudos que visam a compreender a variabilidade genética em raças de H. vastatrix. Este trabalho teve como objetivo verificar o impacto de retrotransposons e elementos transponíveis de DNA nos genomas de H. vastatrix, C. arabica, C. canephora e C. eugenioides. Foram desenvolvidos scripts de bioinformáticas para identificação, caracterização e analise da divergência genética. No capitulo I, foram identificados ETs expressos nas interações de compatibilidade entre H. vastratrix e o cafeeiro. No capítulo II, as populações dos ETs foram estruturadas de acordo com as espécies de café analisadas. No capítulo III, genótipos de café arábica foram agrupadas em função do padrão de resistência às raças II e XXXIII de H. vastatrix. Este trabalho relata novos ETs e apresenta novas informações sobre seus os impactos na coevolução entre o H. vastatrix e cafeeiro. Palavras-chave: Transcriptoma. Hemileia. Coffea. Transposons.

The Coffee leaf rust is caused by the fungus Hemileia vastatrix Berk. & Broome, an obligate parasite that infects leaves of plants of the botanical genus Coffea. Among the cultivated species of this genus, Coffea arabica is the most susceptible. Early defoliation can lead to the death of branches, followed by productivity losses in the following year. Damage can reach rates of 50% when conditions are favorable. There is a consensus that there is great genetic variability in the population of H. vastatrix and the emergence of new races is a great challenge for the management of the disease. The race II of H. vastatrix is the most prevalent, and race XXXIII has overcome the resistance of some commercial varieties of C. canephora in Brazil. However, as the sexual cycle is still partially described, it is not clear what are the key mechanisms of genetic variability linked to the emergence of races in H. vastatix. In this context, transposable elements (TEs) can be a promising approach. However, little explored in studies that aim to understand impacts transposable elements on genetic variability in H. vastatrix. This work aimed to verify the impact of retrotransposons and DNA transposons on the genomes of H. vastatrix, C. arabica, C. canephora, and C. eugenioides. Bioinformatics scripts were developed for identification, characterization and analysis of genetic divergence of TEs. In chapter I, TEs expressed in compatibility interactions between H. vastratrix and Coffee spp. were identified. In chapter II, populations of transposable elements were structured according to the analyzed coffee species. In chapter III, Coffee arabica genotypes were grouped according to the pattern of resistance to H. vastatrix races II and XXXIII. This work reports new ETs, and their impacts on the coevolution between H. vastatrix and Coffea spp.. Keywords: Mobile DNA. Transcriptome. Coffee Leaf Rust.