Submitted by Daniele Amaral (daniee_ni@hotmail.com) on 2016-10-21T15:37:40Z No. of bitstreams: 1 DissTFM.pdf: 1618625 bytes, checksum: ba3b310ad76c72c7db050d705a64ff5b (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-11-08T18:56:44Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissTFM.pdf: 1618625 bytes, checksum: ba3b310ad76c72c7db050d705a64ff5b (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-11-08T18:56:51Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissTFM.pdf: 1618625 bytes, checksum: ba3b310ad76c72c7db050d705a64ff5b (MD5) / Made available in DSpace on 2016-11-08T18:56:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DissTFM.pdf: 1618625 bytes, checksum: ba3b310ad76c72c7db050d705a64ff5b (MD5) Previous issue date: 2016-06-29 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Sugar, ethanol and bionergy are products generated from sugarcane, whose current demand remains high. However, two rust diseases have threatened its yield, brown rust (Puccinia melanocephala) and orange rust (P. kuehnii). The most efficient method to control these diseases is resistant varieties. The success and longevity of varieties depends basically on two factors: pathogen diversity and correct evaluation of genotype reaction. Therefore, chapter 1 of this dissertation aimed to examine phenotypic and genotypic diversity of rusts pathogens and existence of a direct correlation between these traits. Genotyping of P. melanocephala employed 31 isolates and 39 for P. kuehnii with 10 SSR markers. The genetic diversity was verified through UPGMA clustering and PCoA analyses. The phenotypic diversity was investigated by leaf lesion area and compatible/incompatible interaction between host and pathogen. Data of this work showed similar grouping between UPGMA and PCoA with identification of nine genetic subpopulations for P. kuehnii and 10 subpopulations for P. melanocephala. As for phenotypic diversity, three races were identified in P. kuehnii whereas two were detected in P. melanocephala. Direct correlation between genetic and phenotypic diversity was only observed in P. kuehnii. The chapter 2 examined reaction of five sugarcane commercial varieties to P. kuehnii over different period of time as well as quantity and viability of urediniospores. For disease progress disease, three isolates were inoculated on five varieties and their reactions evaluated 21, 28, 35, 42 days after by disease score. Disease reaction measured by quantity and viability of uredinispores was examined in two different trials. In the first, spores from different type of lesions were investigated 42 days after inoculation, in the second, spores from the same type of reaction but from a susceptible and resistance varieties were observed. Our data identified one variety which reaction changed over time. Therefore, in order to avoid false resistant materials other traits should be taking into account, quantity and viability of urediniospores. / Açúcar, etanol e bionergia são produtos gerados a partir da cana-de-açúcar, cuja demanda atual permanece alta. Entretanto, duas ferrugens têm ameaçado a produtividade, ferrugem marrom (Puccinia melanocephala) e ferrugem alaranjada (P. kuehnii). O mais eficiente método de controle dessas doenças é variedades resistentes. O sucesso e longevidade das variedades dependem de vários fatores, podendo ser os dois principais: a diversidade do patógeno e a correta avaliação da reação dos genótipos. Portanto, o capítulo 1 desta dissertação objetivou examinar a diversidade genética e fenotípica dos patógenos das ferrugens e a existência de correlação direta entre essas características. 31 isolados de P. melanocephala e 39 de P. kuehnii foram genotipados por 10 SSR (Simple Sequence Repeat). A diversidade genética foi verificada através grupamento UPGMA (Unweighted Pair Group Methods Using Arithmetic Averages) e análise de PCoA (Principal Coordinate Analyses). A diversidade fenotípica foi investigada pela porcentagem de área afetada e reações incompatíveis/compatíveis entre o patógeno e o hospedeiro. Os resultados deste trabalho mostraram similar agrupamento entre UPGMA e PCoA com identificação de nove subpopulações genéticas para P. kuehnii e 10 subpopulações para P. melanocephala. Para a diversidade fenotípica, três raças foram detectadas em P. kuehnii, enquanto em P. melanocephala duas. Correlação direta entre diversidade genética e fenotípica foi encontrada somente em P. kuehnii. O capítulo 2 examinou a reação de algumas variedades comerciais de cana-de-açúcar à P. kuehnii em diferentes períodos de tempo, assim como viabilidade e quantidade de urediniósporos. Para o progresso da doença, três isolados foram inoculados, em cinco variedades e sua reação avaliada aos 21, 28, 35 e 42 dias depois pela escala de notas. Reação da doença medida pela quantidade e viabilidade de urediniósporos foi examinada em dois diferentes ensaios. No primeiro, esporos de diferentes tipos de lesão foi investigado 42 dias depois da inoculação, no segundo, esporos do mesmo tipo de reação, mas de uma variedade suscetível e a outra resistente foram observadas. Nosso dado verificou que uma variedade pode mudar de reação de resistente para suscetível ao longo do tempo. Portanto, a fim de evitar falsos resistentes outras características do material devem ser levadas em conta, quantidade e viabilidade de urediniósporos.

Entre as doenças que trazem preocupações e podem causar prejuízos no setor canavieiro em todo o Brasil, destaca-se a ferrugem marrom, causada pelo fungo Puccinia melanocephala H. & P. Sydow. Essa doença ocorre em todas as regiões canavieiras do mundo, desde a Ásia e a África, de onde o complexo \"Sacharum spp.\" é originário, até as Américas e Oceania. No Brasil, a ferrugem foi detectada, pela primeira vez em 1986, no município de Capivari-SP e logo em seguida em Pernambuco e Alagoas. Desde o primeiro surgimento no Brasil, a ferrugem tem sido mantida sob controle, com grande parte das cultivares apresentando resistência. O conhecimento acerca da estrutura populacional de P. melanocephala é necessário para desenvolver estratégias satisfatórias no controle desta doença e no desenvolvimento de cultivares resistentes. A variabilidade genética entre isolados pode ser avaliada por meio de marcador molecular microssatélite e os dados podem ser usados para monitorar as populações do patógeno. Este trabalho teve como objetivo avaliar, por meio do desenvolvimento de uma biblioteca enriquecida em locos de microssatélites, a variabilidade genética entre isolados de P. melanocephala bem como avaliar a patogenicidade de isolados de diferentes regiões produtoras de cana-de-açúcar. Primeiramente, os 44 isolados de ferrugem da cana foram identificados por microscopia utilizando estruturas morfológicas dos urediniósporos. Desse total, 34 foram identificadas como P. melanocephala e 10 como Puccinia kuehnni. Por meio da construção da biblioteca enriquecida com locos microssatélites foram desenvolvidos 21 locos para ferrugem marrom, e desse total, 16 apresentaram amplificações satisfatórias e somente quatro foram polimórficos. A variabilidade genética dos isolados de P. melanocephala foi relativamente alta (HT = 0,650). A análise de agrupamento não permitiu a separação dos isolados de P. melanocephala de acordo com sua região de origem. Os índices de diversidade (DST = -0,039) e divergência (GST = -0,061) genética observados sugerem que a variabilidade genética está igualmente distribuída nas regiões estudadas, ocorrendo uma única população heterogênea. As regiões de origem dos isolados utilizadas para avaliação de patogenicidade não apresentaram variações significativas na agressividade. Os resultados obtidos no presente trabalho evidenciam que o melhoramento genético da cana-de-açúcar para resistência a ferrugem marrom deve ser conduzido em locais com clima favorável a ocorrência do patógeno, que possivelmente representam a diversidade genética presente em diferentes regiões de cultivo / Among the diseases that bring concerns and can cause losses in the sugarcane industry in Brazil, stands out the brown rust, caused by the fungus Puccinia melanocephala H. & P. Sydow. This disease occurs in all sugarcane regions of the world, from Asia and Africa, where the complex \"Sacharum spp.\" originates, to the Americas and Oceania. In Brazil, the rust was detected for the first time in 1986 in the region of Capivari-SP and soon after in the Pernambuco and Alagoas. Since the first appearance in Brazil, the rust has been brought under control, with most of the cultivars showing resistance. The knowledge about the population structure of P. melanocephala is necessary to develop suitable strategies to control this disease and the development of resistant cultivars. The genetic variability between isolates can be assessed by means of microsatellite molecular markers and data can be used to monitor populations of the pathogen. The aim of this work was to develop a library enriched for microsatellite loci in P. melanocephala and assessment of pathogenicity of isolates from three different sugarcane regions producing. First, the 44 sugarcane rust isolates were identified by microscopy using morphological structures of urediniospores. Of this total, 34 were identified as P. melanocephala and 10 as P. kuehnni. Through the construction of the library enriched with microsatellite loci were developed 21 loci brown rust of those, 16 had satisfactory PCR amplifications and only four were polymorphic. The genetic variability of isolates of P. melanocephala was relatively high (HT = 0.650). The cluster analysis did not allow the separation of isolates of P. melanocephala according to their region of origin. The index of the genetic diversity (DST = -0.039) and genetic divergence (GST = -0.061) suggest that genetic variability is equally distributed in the regions studied, occurring only a heterogeneous population. The regions of origin of isolates used for pathogenicity assessment did not show significant variations in aggressiveness. The results obtained in this work show that the genetic improvement of sugarcane for resistance to brown rust should be conducted in areas with favorable weather for the occurrence of the pathogen, which may represent the genetic diversity present in different sugarcane regions

Entre as doenças que trazem preocupações e podem causar prejuízos no setor canavieiro em todo o Brasil, destaca-se a ferrugem marrom, causada pelo fungo Puccinia melanocephala H. & P. Sydow. Essa doença ocorre em todas as regiões canavieiras do mundo, desde a Ásia e a África, de onde o complexo \"Sacharum spp.\" é originário, até as Américas e Oceania. No Brasil, a ferrugem foi detectada, pela primeira vez em 1986, no município de Capivari-SP e logo em seguida em Pernambuco e Alagoas. Desde o primeiro surgimento no Brasil, a ferrugem tem sido mantida sob controle, com grande parte das cultivares apresentando resistência. O conhecimento acerca da estrutura populacional de P. melanocephala é necessário para desenvolver estratégias satisfatórias no controle desta doença e no desenvolvimento de cultivares resistentes. A variabilidade genética entre isolados pode ser avaliada por meio de marcador molecular microssatélite e os dados podem ser usados para monitorar as populações do patógeno. Este trabalho teve como objetivo avaliar, por meio do desenvolvimento de uma biblioteca enriquecida em locos de microssatélites, a variabilidade genética entre isolados de P. melanocephala bem como avaliar a patogenicidade de isolados de diferentes regiões produtoras de cana-de-açúcar. Primeiramente, os 44 isolados de ferrugem da cana foram identificados por microscopia utilizando estruturas morfológicas dos urediniósporos. Desse total, 34 foram identificadas como P. melanocephala e 10 como Puccinia kuehnni. Por meio da construção da biblioteca enriquecida com locos microssatélites foram desenvolvidos 21 locos para ferrugem marrom, e desse total, 16 apresentaram amplificações satisfatórias e somente quatro foram polimórficos. A variabilidade genética dos isolados de P. melanocephala foi relativamente alta (HT = 0,650). A análise de agrupamento não permitiu a separação dos isolados de P. melanocephala de acordo com sua região de origem. Os índices de diversidade (DST = -0,039) e divergência (GST = -0,061) genética observados sugerem que a variabilidade genética está igualmente distribuída nas regiões estudadas, ocorrendo uma única população heterogênea. As regiões de origem dos isolados utilizadas para avaliação de patogenicidade não apresentaram variações significativas na agressividade. Os resultados obtidos no presente trabalho evidenciam que o melhoramento genético da cana-de-açúcar para resistência a ferrugem marrom deve ser conduzido em locais com clima favorável a ocorrência do patógeno, que possivelmente representam a diversidade genética presente em diferentes regiões de cultivo / Among the diseases that bring concerns and can cause losses in the sugarcane industry in Brazil, stands out the brown rust, caused by the fungus Puccinia melanocephala H. & P. Sydow. This disease occurs in all sugarcane regions of the world, from Asia and Africa, where the complex \"Sacharum spp.\" originates, to the Americas and Oceania. In Brazil, the rust was detected for the first time in 1986 in the region of Capivari-SP and soon after in the Pernambuco and Alagoas. Since the first appearance in Brazil, the rust has been brought under control, with most of the cultivars showing resistance. The knowledge about the population structure of P. melanocephala is necessary to develop suitable strategies to control this disease and the development of resistant cultivars. The genetic variability between isolates can be assessed by means of microsatellite molecular markers and data can be used to monitor populations of the pathogen. The aim of this work was to develop a library enriched for microsatellite loci in P. melanocephala and assessment of pathogenicity of isolates from three different sugarcane regions producing. First, the 44 sugarcane rust isolates were identified by microscopy using morphological structures of urediniospores. Of this total, 34 were identified as P. melanocephala and 10 as P. kuehnni. Through the construction of the library enriched with microsatellite loci were developed 21 loci brown rust of those, 16 had satisfactory PCR amplifications and only four were polymorphic. The genetic variability of isolates of P. melanocephala was relatively high (HT = 0.650). The cluster analysis did not allow the separation of isolates of P. melanocephala according to their region of origin. The index of the genetic diversity (DST = -0.039) and genetic divergence (GST = -0.061) suggest that genetic variability is equally distributed in the regions studied, occurring only a heterogeneous population. The regions of origin of isolates used for pathogenicity assessment did not show significant variations in aggressiveness. The results obtained in this work show that the genetic improvement of sugarcane for resistance to brown rust should be conducted in areas with favorable weather for the occurrence of the pathogen, which may represent the genetic diversity present in different sugarcane regions