Desenvolvimento e aplicação de marcadores moleculares de polimorfismos de nucleotídeo único em Coffea

Abstract

Os polimorfismos de nucleotídeo único (SNPs) se consolidaram como ferramentas genômicas fundamentais para o melhoramento genético vegetal moderno, destacando-se por sua elevada sensibilidade analítica, eficiência, custo-benefício e versatilidade de aplicação em diferentes contextos laboratoriais. A integração estratégica desses marcadores moleculares com métodos convencionais de melhoramento representa um paradigma inovador para acelerar o desenvolvimento de cultivares de Coffea spp. com características agronômicas superiores. Este estudo teve como objetivos: (i) conduzir uma análise bibliométrica abrangente sobre a aplicação de SNPs no melhoramento genético do cafeeiro e (ii) desenvolver e validar marcadores SNPs associados ao controle da altura de plantas em C. arabica. Os resultados das análises bibliométricas reportaram aplicações promissoras para o melhoramento assistido por marcadores SNP na redução do tempo de desenvolvimento de novas cultivares e no aumento da acurácia seletiva. Embora as abordagens de genotipagem de alto rendimento (high throughput) tenham gerado um extenso catálogo de SNPs em Coffea spp., persiste um desafio crítico: a transição entre a descoberta e a validação funcional desses marcadores para aplicação prática, particularmente em metodologias de baixo rendimento (low throughput). Para superar essa lacuna, foram desenvolvidos e validados quatro marcadores SNPs pela genotipagem High-Resolution Melting (HRM) e dois marcadores por Tetra-Primer Amplification Refractory Mutation System (Tetra-Primer ARMS), para estudos de altura de plantas em C. arabica. Estes marcadores ampliaram o conhecimento nos aspectos da complexidade genética da altura da planta e abrem perspectivas para a seleção de plantas com porte previsível. Essa previsibilidade permite otimizar o espaçamento de plantio, além de facilitar a colheita mecânica e tornar o manejo cultural mais eficiente. A abordagem integrada entre genômica e melhoramento convencional representa um avanço significativo no desenvolvimento de cultivares de café, alinhando pesquisa científica com demandas práticas da cadeia produtiva. Palavras-chave: marcadores SNPs; tecnologias de genotipagem; melhoramento assistido por marcadores; seleção genotípicaSingle nucleotide polymorphisms (SNPs) have become established as fundamental genomic tools in modern plant breeding, owing to their high analytical sensitivity, efficiency, cost-effectiveness, and versatility across diverse laboratory applications. The strategic integration of these molecular markers with conventional breeding methods represents an innovative paradigm for accelerating the development of Coffea spp. cultivars with superior agronomic traits. This study aimed to: (i) conduct a comprehensive bibliometric analysis of the application of SNPs in coffee breeding and (ii) develop and validate SNP markers associated with the control of plant height in C. arabica. The bibliometric analyses revealed promising applications of SNP- based marker-assisted selection, particularly in reducing the time required for the development of new cultivars and increasing selection accuracy. Although high- throughput genotyping approaches have generated an extensive catalog of SNPs in Coffea spp., a critical challenge remains: bridging the gap between marker discovery and functional validation for practical application, especially in low-throughput methodologies. To address this limitation, four SNP markers were developed and validated using High-Resolution Melting (HRM) genotyping, and two additional markers were validated using the Tetra-Primer Amplification Refractory Mutation System (Tetra-Primer ARMS) for plant height studies in C. arabica. These markers enhance the understanding of the genetic complexity underlying plant height and open new perspectives for the selection of plants with predictable growth habits. Such predictability enables optimized planting density, facilitates mechanical harvesting, and improves overall crop management efficiency. The integrated approach combining genomics and conventional breeding represents a significant advance in coffee cultivar development, aligning scientific research with the practical demands of the production chain. Keywords: SNP markers; genotyping technologies; marker-assisted selection; genotypic selection