Th. doct. ing.--Agron.--Montpellier--Ec. nati. sup. agron, 1983. / Titre général : " Bulletin IRCC ", vol. 17. Bibliogr. p. 113-121.

Submitted by Marco Antônio de Ramos Chagas (mchagas@ufv.br) on 2017-09-01T11:01:04Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 1539110 bytes, checksum: 761b38941e676292b160b2328156a0ae (MD5) / Made available in DSpace on 2017-09-01T11:01:04Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 1539110 bytes, checksum: 761b38941e676292b160b2328156a0ae (MD5) Previous issue date: 2017-02-16 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / O cafeeiro é uma das culturas mais importantes no mundo, porém, é atacada por diversas doenças, sendo a ferrugem, causada pelo fungo Hemileia vastatrix, considerada a principal doença em todas as regiões produtivas. O estudo do transcriptoma do cafeeiro durante a interação com H. vastatrix pode auxiliar no controle dessa doença pelo entendimento de quais mecanismos de defesa a planta esta ativando. Em um patossistema, entender a expressão gênica é essencial para a identificação dos genes relacionados com os mecanismos de defesa e resistência da planta, que são ativados pelos genes de patogenicidade do agente causal. Esses genes identificados podem ser utilizados para obtenção de cultivares resistentes. Para estudar o transcriptoma de um organismo, o método que tem sido utilizado é o sequenciamento de mRNA, denominado RNA-Seq. Esta abordagem permite monitorar a expressão de genes da planta e do patógeno em diferentes etapas ao longo do processo infeccioso. Desta forma, o objetivo deste trabalho foi estudar o transcriptoma do cafeeiro durante a interação com H. vastatrix, fungo causador da ferrugem, a fim de identificar os genes que são ativados ou reprimidos em resposta à infecção. Folhas dos cafeeiros C. arabica cv. Caturra CIFC 19/1 (suscetível) e Híbrido de Timor CIFC 832/1 (resistente) foram inoculadas com urediósporos da raça XXXIII de H. vastatrix e coletadas em diferentes tempos após a inoculação (12, 24, 96 horas e 17 dias). Como controle, foram utilizadas folhas dos dois genótipos de café inoculados com água. Após a extração do RNA das amostras, foram obtidas as bibliotecas de cDNA, que foram sequenciadas usando a plataforma Illumina Miseq. As análises dos dados foram realizadas utilizando ferramentas de bioinformática e consistiram em: i) avaliação da qualidade das sequências com o programa FastQC; ii) limpeza dos dados e sobreposição de reads de acordo com os critérios de qualidade, usando Pear e Clean Solexa; iii) mapeamento dos transcritos com o genoma de referência de Coffea canephora e montagem de novo como estratégia complementar; iv) analise de expressão diferencial de genes; v) anotação; e vi) validação de genes candidatos por PCR em tempo real. Um total de 43.159 contigs foram obtidos após o mapeamento contra C. canephora e a montagem de novo. Os resultados sugerem que durante a infecção inicial (12 e 24 hai), o Híbrido de Timor (HdT) foi mais responsivo ao ataque de H. vastatrix em relação ao Caturra por apresentar maior número de genes up-regulated. Foram selecionados treze genes (up- regulated) exclusivos do HdT, para avaliar o padrão de expressão com o uso de qPCR. As estratégias utilizadas para a montagem do transcriptoma foram eficientes e permitiram a obtenção de um banco de dados com qualidade, o qual poderá ser utilizado para mineração de genes expressos no patossistema C. arabica-H. vastatrix durante a infecção. / Coffee is one of the most important crops in the world; however, several diseases, among which coffee rust, caused by the fungus Hemileia vastatrix, is considered the main disease in all producing regions. The study of coffee transcriptome during the interaction with H. vastatrix can help in the control of this disease as it reveals the mechanism of activation of genes involved in defense. In a pathosystem, understanding gene expression is essential for the identification of genes related to plant defense and resistance mechanisms, which are activated by the presence of the pathogen as well as the pathogenicity genes of the microorganism. To study the transcriptome of an organism, the method that has been used is the sequencing of next generation sequencing of mRNA, called RNA-Seq. This approach allows monitoring the gene expression of an organism at different stages throughout the infection process. Thus, the objective of this work was to study the coffee transcriptome during interaction with Hemileia vastatrix, rust-causing fungus, in order to identify genes that are activated or repressed in response to infection. Leaves of two Arabica coffee cultivars, Caturra CIFC 19/1 (susceptible) and Híbrido de Timor CIFC 832/1 (resistant), were inoculated with H. vastatrix race XXXIII and collected at different times after inoculation (12, 24, 96 hours and 17 days). As a control, leaves of the two coffee cultivars were inoculated with water. After extraction of the RNA from the samples, cDNA libraries were constructed and sequenced using the Illumina Miseq platform. Data analyzes were performed using bioinformatics tools and consisted of: i) evaluation of sequence quality with FastQC program; ii) data cleaning and overlapping of reads according to the quality criteria, using Pear and Clean Solexa; iii) mapping of transcripts with the reference genome of Coffea canephora and de novo assembly as a complementary strategy; iv) analysis of differential gene expression; v) annotation; and vi) validation of candidate genes by real-time PCR. A total of 43,159 contigs were obtained after mapping against C. canephora and de novo assembly. The results suggest that during the initial infection (12 and 24 hai), Híbrido de Timor (HdT) was more responsive to H. vastatrix attack than Caturra because it had a higher number of up-regulated genes. Thirteen (up-regulated) genes unique to HdT were selected to evaluate the expression pattern by qPCR. The strategies used to assemble the transcriptome were efficient and allowed to obtain a high quality database, which will be used for mining of genes expressed in the C. arabica-H. vastatrix interaction.

Made available in DSpace on 2016-08-29T15:38:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tese_6351_26 - OLIVÉRIO MONOGRAFIA.pdf: 1070105 bytes, checksum: e1e8e8c671182f0f6298a38fd4ac1530 (MD5) Previous issue date: 2013-02-28 / O manejo da ferrugem (Hemileia vastatrix Berk. et Br.) na cultura do café conilon (Coffea canephora Pierre ex Froenher) no norte do Espírito Santo tem seguido uma prática de aplicação quase que exclusiva de fungicidas sistêmicos do grupo dos triazois em épocas pré-fixadas. Esse manejo tem contribuído para uso intensivo de fungicidas, podendo favorecer o surgimento de isolados de H. vastatrix resistentes aos fungicidas sistêmicos, e a necessidade de maior número de aplicações com consequente perda de sustentabilidade da atividade. O objetivo deste trabalho foi avaliar o melhor momento da aplicação de fungicida sistêmico no controle da ferrugem no café conilon, com base na incidência e severidade da doença. Os experimentos foram conduzidos em blocos casualizados, contendo quatro blocos com oito tratamentos. As aplicações ocorreram com fungicidas sistêmicos quando a incidência da ferrugem atingiu os valores de 2,5% (T1), 5% (T2), 10% (T3), 15% (T4), 20% (T5), calendário de aplicação (T6), via solo, em março (T7) e o testemunha sem aplicação (T8). Foram avaliadas, mensalmente, a incidência e severidade da ferrugem no café conilon. Os dados avaliados mensalmente de incidência, durante o período do experimento, permitiu calcular-se a Área Abaixo da Curva de Progresso da Doença (AACPDInc.) e a Intensidade Máxima de Doença (ymax). A incidência e severidade no final do ciclo produtivo e a AACPDInc. foram submetidas à análise de variância e as médias dos tratamentos comparadas pelo teste de Tukey a 5 %, utilizando o programa Assistat. As comparações entre os melhores controles entre incidência e severidade no fim do ciclo produtivo e AACPDInc foram obtidos com a aplicação foliar do fungicida quando a incidência atingiu 2,5 %, 5 % e 10 % e pulverização, via solo, em março. Os dados obtidos indicam que o monitoramento da incidência é um bom critério para aplicação de fungicida sistêmico nas lavouras de conilon. Porém, as lavouras devem dispor de estratégias de manejo que possibilitem a intervenção em épocas em que o trânsito de máquinas e pessoas na lavoura é dificultado.

Submitted by REGIANE IOST (regianeiost_agro@yahoo.com.br) on 2017-07-18T22:32:11Z No. of bitstreams: 1 TESE DOUTORADO REGIANE IOST.pdf: 1597027 bytes, checksum: 9d0d42f8ace87258f652a33d2c58a13a (MD5) / Approved for entry into archive by Luiz Galeffi (luizgaleffi@gmail.com) on 2017-07-19T18:18:25Z (GMT) No. of bitstreams: 1 iost_r_dr_bot.pdf: 1597027 bytes, checksum: 9d0d42f8ace87258f652a33d2c58a13a (MD5) / Made available in DSpace on 2017-07-19T18:18:25Z (GMT). No. of bitstreams: 1 iost_r_dr_bot.pdf: 1597027 bytes, checksum: 9d0d42f8ace87258f652a33d2c58a13a (MD5) Previous issue date: 2017-02-21 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Nas últimas décadas o clima do planeta vem se alterando gradativamente em consequência da mudança climática, devido principalmente, à intensificação das atividades antrópicas, como a queima de combustíveis fósseis e mudanças no uso da terra, as quais são responsáveis por alterações em diversos componentes do ambiente, como o dióxido de carbono (CO₂), o metano, o óxido nitroso e outros gases de efeito estufa. Considerando que o CO2 é o gás de efeito estufa que tem maior importância devido ao maior volume de emissões, os efeitos do enriquecimento do ar com CO₂[duas condições: concentração ambiente (nas faixas 360-450ppm) e concentração enriquecida (entre 490 ppm e 620 ppm)] foram avaliados sobre o desenvolvimento de plantas de café e sobre a ferrugem do cafeeiro e bicho-mineiro na cultivar “Catuaí Vermelho IAC 144” em experimento do tipo FACE (“Free Air Carbon Dioxide Enrichment”). O experimento foi composto por 12 parcelas octogonais com 10 metros de diâmetro, das quais seis foram enriquecidas com CO2 e seis permaneceram na concentração ambiente. As avaliações foram realizadas nos anos de 2013, 2014 e 2015. Para o desenvolvimento da cultura foram avaliadas a altura das plantas, o diâmetro do colo das plantas e o número de folhas nos ramos. Para os problemas fitossanitários foram avaliados a ferrugem do cafeeiro e o bicho-mineiro, ambos por meio da incidência. Em condições de enriquecimento do ar com CO2 a altura das plantas e o diâmetro do caule foram maiores, nos três anos avaliados. Não houve diferença estatística para o número de folhas em todo o período avaliado. A incidência de bicho-mineiro foi maior em condições ambientes, enquanto a incidência da ferrugem do cafeeiro foi semelhante em ambas as condições. / In recent decades the planet's climate has been gradually changing as a result of climate change, mainly due to the intensification of anthropogenic activities, such as the burning of fossil fuels and changes in land use, which are responsible for changes in various components of the environment, such as carbon dioxide (CO2), methane, nitrous oxide and other greenhouse gases. Considering that CO2 is the most important greenhouse gas due to higher emissions, the effects of CO2 enrichment [two conditions: ambient concentration (between 360ppm and 490ppm) and enriched concentration (between 490ppm and 620ppm)] were evaluated on the development of coffee plants and on coffee leaf rust and leaf miner in the "Catuaí Vermelho IAC 144" cultivar in a Free Air Carbon Dioxide Enrichment (FACE) experiment. The experiment was composed of 12 octagonal plots with 10 meters in diameter, of which six were enriched with CO2 and six remained in the ambient concentration. The evaluations were carried out in the years of 2013, 2014 and 2015. For the development of the crop were evaluated height of plants, stem diameter and number of leaves in the branches. For the phytosanitary problems, was evaluated the incidence of coffee leaf rust and leafminer incidence. In CO2 enrichment conditions, plant height and stem diameter were higher in the three years evaluated. There was no statistical difference for the number of leaves throughout the evaluated period. The incidence of leaf miner was higher in environmental conditions, while the incidence of coffee leaf rust was similar in both conditions.

Coffee crop is of major importance to Brazil, being cultivated on more than 2 million hectares. It is a strategic commodity for the country, which is the main world producer. Several factors influence the yields, mainly a disease known as coffee leaf rust (CLR), caused by the fungus Hemileia vastatarix. This disease can reduce yield up to 35% and the most common strategy for CLR controlling is by spraying fungicides, with interval based on the residual period and according to regional CLR intensity. This traditional way does not consider the climate influence on disease development. With the aim of developing a forecast system (FS) for CLR management, employing weather data from CLR field assessments since 1998, several steps were performed: a) CLR epidemiology analysis; b) correlation between disease progress rates and weather variables; c) development of a forecast system, in order to rationalize chemical control; d) assessment of the FS performance on field trials; e) generation of an agro-climatic index for CLR risk assessment in Brazilian coffee areas; and f) evaluation of possible El Niño Southern Oscillation (ENSO) influence on CLR epidemics. Analising 88 siteseason CLR epidemics, from Varginha, Boa Esperança and Carmo de Minas, MG, the best fit was obtained by Gompertz model. Using stepwise method, CLR infection rates were estimated with multiple linear regressions, using minimum temperature and relative humidity as inputs. The model performed well, presenting less than 9.5% of false negatives in the months assessed. To evaluate CLR forecast system, two field trials were performed during 2015-16 season (Varginha and Boa Esperança), and five during 2016-17 season (Varginha, Boa Esperança, Uberlândia, Buritizal, and Campinas). The FS treatments performed better than the calendar spray system in six trials, with the exception for Campinas. The poor FS performance in Campinas evidenced the necessity of FS threshold calibration at sites different from the region where the FS was developed, once it is empirical. In order to assess the risk, the estimated CLR infection rate was evaluated for 46 different sites in Brazilian coffee producing region. Historical weather data since 1961 to 2015 for each site was used to estimate daily values of cumulative infection rate (CIR). Each site and season were classified into five CIR scores from Very Low (score 0) to Very High (score 4). The risk was spatialized using multiple linear regression based on geographical coordinates and altitude. The Brazilian coffee region was classified into four risk classes, being most of them between Medium to High risks in the area currently cultivated with coffee. For the same historical serie, CIR was estimated for 45 locations and then classified by ENSO phases: El Niño (EN); Neutral (NT); and La Niña (LN). A predominant absence of ENSO effect on CLR in Brazil was observed. Only in Paraná and São Paulo states there was ENSO effect, with higher CIR during EN seasons. / O cultivo do cafeeiro é de grande importância para o Brasil, sendo cultivado em mais de 2 milhões de hectares. Diversas doenças influenciam a produtividade, sendo a ferrugem do cafeeiro (CLR), a principal. Ocasionada pelo fungo Hemileia vastatrix, a CLR é capaz de reduzir a produtividade em até 35%. A estratégia mais comum de controle dessa doença é a aplicação de fungicidas foliares, baseado no período residual e de acordo com a intensidade da doença na região. Este método tradicional não considera a influência do clima no desenvolvimento da doença. Com o objetivo de desenvolver um sistema de previsão (FS) para o manejo da CLR utilizando dados de experimentos de campo obtidos desde 1998, diversas etapas foram realizadas: a) análise epidemiológica; b) relação da taxa de progresso da doença com variáveis ambientais; c) desenvolvimento do FS, visando racionalizar o controle químico; d) avaliação do desempenho do FS, em experimentos de campo; e) geração de índices agroclimáticos de favorabilidade para a ocorrência da CLR nas áreas produtoras de café do Brasil; e f) avaliar efeitos do fenômeno El Niño Oscilação Sul (ENOS) nas epidemias de CLR. Foram analisadas 88 epidemias de CLR, em Varginha, Boa Esperança e Carmo de Minas, MG, sendo o modelo de Gompertz o que resultou em melhor ajuste à curva de progresso da doença. Usando metodologia stepwise, as taxas de progresso mensais da doença foram estimadas com regressões lineares múltiplas, baseada em dados de temperatura mínima e umidade relativa do ar. O melhor modelo de estimativa resultou em menos de 9.5% de ocorrências de falso negativos, durante os meses avaliados. Para avaliar o desempenho do FS, dois experimentos foram realizados na safra 2015-16 (Varginha e Boa Esperança, MG) e cinco na safra 2016-17 (Varginha, Boa Esperança, Uberlândia, Buritizal e Campinas). Os tratamentos baseados no FS resultaram em melhor desempenho que o sistema tradicional em seis experimentos, à exceção de Campinas. Este desempenho inferior evidenciou a necessidade de calibração de limiares em diferentes locais, diferentes da região onde o FS foi desenvolvido, devido a sua base empírica. Para avaliar o risco da doença, a taxa de progresso diária foi estimada em 46 locais da região produtora de café, durante as estações de cultivo disponíveis, em uma base de dados históricos de 1961 a 2015, gerando as taxas de progresso acumuladas (CIR). Para cada local e estação, cinco classes com pontuação de Muito Baixo (0) a Muito Alto (4) foram atribuídas, gerando valores de risco. Utilizando regressão linear múltipla, o risco para a CLR foi espacializado em função dos valores de coordenadas geográficas e altitude. Os riscos Médio e Alto foram os mais comuns onde atualmente se cultiva café. No mesmo período de dados meteorológicos, a CIR de 45 locais foi estimada, sendo as estações classificadas em função das possíveis fases de ENOS: El Niño (EN), Neutro (NT) e La Niña (LN). Houve predominio da ausência de efeito do ENOS na CLR no Brasil. Apenas nos estados do PR e SP o EN induziu a uma maior CIR.

Made available in DSpace on 2015-03-26T13:37:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 467886 bytes, checksum: 051d33e9fe8f41b61beb20c091a64c17 (MD5) Previous issue date: 2008-02-19 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / The objectives of this work were to study the resistance inheritance of the Híbrido Timor UFV 443-3 to Hemileia vastatrix and identify QTLs associated with resistance to coffee leaf rust. To study the inheritance we used a population of 246 individuals, produced from the controlled self-pollinated F1 H 511-1, 115 susceptible backcrossing (BCS) plants, and 87 resistant backcrossing (BCR) plants, originated from the crossing between F1 with Catuaí amarelo UFV 2148-57 and Híbrido de Timor UFV 443-3, respectively. These populations were inoculated with the race II, and a noncharacterized field isolate, designated pathotype 001, both from a single pustule-isolate of H. vastatrix. For both pathotypes, the Catuaí amarelo UFV 2148-57 was susceptible, while the Híbrido de Timor, the F1, and the BCR plants were resistant. The F2 plants inoculated with the race II showed two goodness of fit by the chi-square test, 15:1 (P=24.92%) and 61:3 (P=87.27%). The resistance inheritance was confirmed by the inoculation of BCs plants which segregated in a rate of 3:1 (P=17.83%), expected for the two genes, whereas the hypothesis of segregation 7:1, expected for three genes, was rejected. These results demonstrate that two independent dominant genes are responsible for the resistance of the Híbrido de Timor 443-3 to the race II of H. vastatrix. Similar results were observed with the pathotype 001 showing a segregation of 15:1 (P=92.13%) in the F2, and 3:1 (P=78.78%) in the BCs. These data indicate that two independent dominant genes, also, control the resistance of the Híbrido de Timor to this pathotype. To identify QTLs associated with the resistance of the Híbrido de Timor UFV 443-3 to coffee leaf rust we tested 286 molecular markers (282 SSR and 4 RAPD) in the parental genotypes. Those polymorphic markers (21 SSR and 4 RAPD) were used to screening the 246 F2 plants and to construct the linkage map. Among the 25 analyzed markers, two did not match to any of the six linkage groups formed by the 23 remaining markers, covering 277.90cM of the genome. Three QTLs were identified, QTLHv1, QTLHv2 and QTLHv3, that explain, 5.94%, 5.52% and 15.92% of the phenotypic variation respectively. The LOD score and the recombination frequency between the marker and respective QTLs were 3.69 and 14cM to the QTLHv1, 3.18 and 0.5cM to the QTLHv2, and 10.33 and 22cM to the QTLHv3. This is the first report of SSR markers in the identification of QTLs associated to the coffee tree resistance to H. vastatrix. These QTLs could be used in the assisted selection for introgression of genes for resistance from the Híbrido de Timor UFV 443-3 to coffee leaf rust into commercial genotypes. / Este trabalho teve como objetivos estudar a herança da resistência do Híbrido de Timor UFV 443-3 a Hemileia vastatrix e identificar QTLs associados à resistência à ferrugem do cafeeiro. Para o estudo da herança, foram utilizadas 246 plantas da população F2, originadas da autofecundação controlada do F1 H 511-1, 115 plantas do retrocruzamento suscetível (RCS) e 87 do retrocruzamento resistente (RCR), derivados de cruzamentos do F1 com o genótipo Catuaí Amarelo IAC 64 (UFV 2148-57) e o Híbrido de Timor UFV 443-3, respectivamente. Essas plantas foram inoculadas com a raça II de H. vastatrix e um isolado coletado de Coffea arabica Oeiras , de raça desconhecida, denominado patótipo 001, ambos isolados de lesões monopustulares. Para os dois patótipos, o Catuaí Amarelo UFV 2148-57 foi suscetível, enquanto que o Híbrido de Timor UFV 443-3, a F1 e as plantas do RCR foram resistentes. As plantas F2, quando inoculadas com a raça II, apresentaram duas segregações significativas pelo teste Qui-quadrado, 15:1 (P=24,92%) e 61:3 (P=87,27%). A herança da resistência foi confirmada pela inoculação das plantas do RCS que segregaram na proporção de 3:1 (P=17,83%), esperado para os dois genes, enquanto que a segregação 7:1, esperada para três genes, foi rejeitada. Estes dados sugerem que dois genes dominantes e independentes conferem a resistência desse Híbrido de Timor à raça II de H. vastatrix. Resultados semelhantes foram obtidos com o patótipo 001, onde foi observada segregação de 15:1 (P=92,13%) na F2 e de 3:1 (P=78,78%) no RCS, demonstrando, também, que dois genes dominantes e independentes controlam a resistência do Híbrido de Timor a esse outro patótipo. Para a identificação de QTLs associados à resistência do Híbrido de Timor UFV 443-3 a H. vastatrix, 286 marcadores moleculares (282 SSR e 4 RAPD) foram analisados nos parentais. Os marcadores polimórficos (21 SSR e 4 RAPD) foram utilizados para amplificar o DNA das 246 plantas F2 e construir o mapa genético. Dos 25 marcadores analisados, dois não se ligaram a nenhum dos seis grupos de ligação formados pelos 23 marcadores restantes, que cobriram 277,90 cM do genoma. Três QTLs foram identificados e designados como QTLHv1, QTLHv2 e QTLHv3, que explicaram, respectivamente, 5,94%, 5,52% e 15,92% da variação fenotípica. Os valores de LOD e distância entre as marcas e respectivos QTLs foram de 3,69 e 14 cM para o QTLHv1, 3,18 e 0,5 cM para o QTLHv2 e 10,33 e 22 cM para o QTLHv3. Este é o primeiro relato da utilização de marcadores SSR na identificação de QTLs associados à resistência do cafeeiro a H. vastatrix. Esses QTLs poderão ser utilizados na seleção assistida para a introgressão de genes de resistência do Híbrido de Timor UFV 443-3 à ferrugem nos genótipos comerciais.

Made available in DSpace on 2015-03-26T13:37:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 1333692 bytes, checksum: 9bcd2dfa7f5cb679627a7e4240a82858 (MD5) Previous issue date: 2011-02-24 / Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de Minas Gerais / The coffee leaf rust caused by the biotrophic fungus Hemileia vastatrix, it is the most important fungal disease of coffee, causing productivity losses and its control increases the costs of coffee production. This study aimed to identify genes of H. vastatrix that encode secreted proteins that may function as effectors needed for the establishment of the biotrophic interaction and / or as triggers of resistance responses, by analyzing a database consisting of 9828 expressed sequence tags (ESTs) from an susceptible interaction. These ESTs were generated by sequencing the 5' end of cDNA clones from a library constructed from mRNA isolated from coffee leaves collected 12 days after inoculation with single pustule isolation HV-01. It was obtained 1004 contigs and 3301 singlets after clustering the sequences using the CAP3 program. From 890 unique transcripts that encode proteins without similarity to sequences of non-redundant database of GenBank / NCBI, which had no identity to sequences of Coffea spp., also deposited in this database, were identified 46 ORFs that encode peptides over 60 amino acids with positive prediction from five or more parameters of algorithms used to predict secretion signal sequences. We selected five genes which were amplified from the H. vastatrix genome, generating fragments equal or higher than those amplified from cDNAs. These genes, unique to H. vastatrix showed no identity with cDNA sequences derived from germination spores, demonstrating that their expression may occur within the infected tissue. The secretion of proteins encoded by four genes was demonstrated using the Yeast Secretion System. Functional studies should be conducted to confirm the effector activity of the genes characterized, as well as from other genes identified in this study, whose origin and secretion of fungal the predicted proteins in yeast has been demonstrated. / A ferrugem causada pelo fungo biotrófico Hemileia vastatrix é a doença mais importante do cafeeiro, pois atinge, com gravidade, grandes áreas de lavouras, onde causa prejuízos na produtividade e seu controle aumenta os custos de produção. O presente trabalho teve por objetivo identificar genes de H. vastatrix que codificam proteínas secretadas que possam funcionar como efetores necessários para o estabelecimento da interação biotrófica e, ou, como desencadeadores de respostas de resistência, por meio da análise de um banco constituídos por 9828 etiquetas de sequências expressas (ESTs) em uma interação suscetível. Essas ESTs foram geradas pelo sequenciamento da extremidade 5´de clones de cDNA de uma biblioteca construída a partir de mRNA isolado de folhas de cafeeiro coletadas 12 dias após a inoculação com o isolado monopustular HV-01. Foram obtidos 1004 contíguos e 3301 singletos após o alinhamento das sequências pelo programa CAP3. A partir de 890 transcritos únicos que codificam proteínas sem similaridade a sequências do banco não redundante do GenBank/NCBI e que não possuíam identidade a sequências de Coffea spp. também depositadas nesse banco de dados, foram obtidas 46 ORFs que codificam peptídeos com mais de 60 aminoácidos e predição positiva em cinco ou mais parâmetros do algoritmo de predição de sequências sinal de exportação SignalP. Foram selecionados cinco genes que tiveram a região da ORF amplificada do genoma de H. vastatrix, gerando fragmentos iguais ou maiores aos amplificados a partir do cDNA. Esses genes, exclusivos de H. vastatrix, não mostraram identidade com sequências únicas derivadas de esporos germinados desse patógeno, demonstrando que a sua expressão ocorre no interior do tecido infectado. A secreção das proteínas codificadas por quatro genes foi confirmada em levedura. Estudos funcionais deverão ser realizados para comprovar a atividade efetora dos genes caracterizados, assim como dos demais genes identificados nesse estudo, cuja origem fúngica e secreção das proteínas preditas em levedura seja demonstrada.

Made available in DSpace on 2015-03-26T13:37:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 1555014 bytes, checksum: 0c6c5a8ef13ff1e9dfba0b83360516de (MD5) Previous issue date: 2007-03-22 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Evidence is presented to show that Hemileia vastatrix, the causal agent of coffee leaf rust, has two types of teliospores in the life cycle: thin and smooth-walled, globose to napiform teliospores typically germinating with a four-celled promycelium (basidium), each cell producing a sterigma and basidiospore; thick-walled, ornamented, sub-reniform uredinioid teliospores. Caryological studies using Giemsa staining and image cytometry demonstrate that the first division of meiosis occurs in the uredinioid teliospores, and the second division only takes place after germination in the appressorium (delayed meiosis). The intent of examining the caryological status of H. vastatrix spores through flux cytometry was not implemented because this technique dependended on protoplast isolations that proved impossible with the treatments that were attempted for this fungus. Factors affecting the frequency and type of germination (mycelial versus appressorial) and of the uredinioid teliospores were investigated and analysed. Most germinate in the dark at temperatures between 22 and 26 oC, and appressorial formation is obtained under low temperatures (22 oC), in the dark. Teliospores were recorded from various localities in Minas Gerais, confirming the previous dubious record of the occurrence of this spore type in Brazil, and their occurrence appeared to be conditioned by the changing humidity during periods of lower temperatures in the winter and spring. A significant proportion of teliospores showed abnormal germination; the number of promycelial cells varying from three to seven, with or without the production of sterigmata and basidiospores. This body of information may explain the high number of races identified thus far in H. vastatrix, a supposedly functionally asexual fungus that produces non-functional basidiospores, according to the current views. The existence of an additional process allowing genetic recombination might explain the emergence of new races and the continuing breakdown of resistance in new coffee varieties. / Produziram-se evidências de que Hemileia vastatrix, o agente etiológico da ferrugem do cafeeiro, tem dois tipos de teliósporos no seu ciclo de vida: teliósporos globosos a napiformes de paredes finas e lisas e que germinam tipicamente pela formação de um promicélio (basídio) com quatro células, cada qual produzindo um esterigma sobre o qual um basidiósporo é produzido e teliósporos uredinóides subreniformes com parede espessa lisa ventralmente e equinulada dorsalmente. Estudos cariológicos usando corante Giemsa e citometria de imagem demonstraram que em teliósporos uredinóides a primeira divisão da meiose ocorre nos esporos e a segunda divisão ocorre apenas depois da germinação no apressório. A proposta de examinar o status cariológico de esporos de H. vastatrix pela citometria de fluxo não foi implementada, pois dependia do prévio isolamento de protoplastos, que foi impossível com os tratamentos testados para este fungo. Fatores que afetam a freqüência e o tipo de germinação (micelial versus apressorial) dos teliósporos uredinóides foram investigados e analisados. A maior proporção de germinação foi obtida no escuro entre 22 e 26 oC e a formação de apressorios foi obtida sob temperaturas amenas próximo de 22 oC no escuro. Teliósporos foram coletados em várias localidades em Minas Gerais, confirmando o relato, até então duvidoso, de ocorrência deste tipo de esporo no Brasil. Sua ocorrência pareceu condicionada a mudanças em condições de umidade em períodos de temperatura mais baixa no inverno e na primavera. Uma significativa proporção dos teliósporos apresentou um padrão de germinação anormal com um número de células no promicélio variando de três a sete, com ou sem produção de esterigmas e basidiósporos. O conjunto de observações efetuadas neste trabalho pode contribuir para explicar a ocorrência de um número relativamente grande de raças reconhecido para H. vastatrix que seria de acordo com o conceito usualmente aceito funcionalmente estritamente assexuado, produzindo basidiósporos não funcionais. A existência de um processo adicional para promoção da recombinação genética poderia explicar o aparecimento de novas raças e a continuada quebra de resistência em novas variedades de cafeeiro.

Coffee crop is of major importance to Brazil, being cultivated on more than 2 million hectares. It is a strategic commodity for the country, which is the main world producer. Several factors influence the yields, mainly a disease known as coffee leaf rust (CLR), caused by the fungus Hemileia vastatarix. This disease can reduce yield up to 35% and the most common strategy for CLR controlling is by spraying fungicides, with interval based on the residual period and according to regional CLR intensity. This traditional way does not consider the climate influence on disease development. With the aim of developing a forecast system (FS) for CLR management, employing weather data from CLR field assessments since 1998, several steps were performed: a) CLR epidemiology analysis; b) correlation between disease progress rates and weather variables; c) development of a forecast system, in order to rationalize chemical control; d) assessment of the FS performance on field trials; e) generation of an agro-climatic index for CLR risk assessment in Brazilian coffee areas; and f) evaluation of possible El Niño Southern Oscillation (ENSO) influence on CLR epidemics. Analising 88 siteseason CLR epidemics, from Varginha, Boa Esperança and Carmo de Minas, MG, the best fit was obtained by Gompertz model. Using stepwise method, CLR infection rates were estimated with multiple linear regressions, using minimum temperature and relative humidity as inputs. The model performed well, presenting less than 9.5% of false negatives in the months assessed. To evaluate CLR forecast system, two field trials were performed during 2015-16 season (Varginha and Boa Esperança), and five during 2016-17 season (Varginha, Boa Esperança, Uberlândia, Buritizal, and Campinas). The FS treatments performed better than the calendar spray system in six trials, with the exception for Campinas. The poor FS performance in Campinas evidenced the necessity of FS threshold calibration at sites different from the region where the FS was developed, once it is empirical. In order to assess the risk, the estimated CLR infection rate was evaluated for 46 different sites in Brazilian coffee producing region. Historical weather data since 1961 to 2015 for each site was used to estimate daily values of cumulative infection rate (CIR). Each site and season were classified into five CIR scores from Very Low (score 0) to Very High (score 4). The risk was spatialized using multiple linear regression based on geographical coordinates and altitude. The Brazilian coffee region was classified into four risk classes, being most of them between Medium to High risks in the area currently cultivated with coffee. For the same historical serie, CIR was estimated for 45 locations and then classified by ENSO phases: El Niño (EN); Neutral (NT); and La Niña (LN). A predominant absence of ENSO effect on CLR in Brazil was observed. Only in Paraná and São Paulo states there was ENSO effect, with higher CIR during EN seasons. / O cultivo do cafeeiro é de grande importância para o Brasil, sendo cultivado em mais de 2 milhões de hectares. Diversas doenças influenciam a produtividade, sendo a ferrugem do cafeeiro (CLR), a principal. Ocasionada pelo fungo Hemileia vastatrix, a CLR é capaz de reduzir a produtividade em até 35%. A estratégia mais comum de controle dessa doença é a aplicação de fungicidas foliares, baseado no período residual e de acordo com a intensidade da doença na região. Este método tradicional não considera a influência do clima no desenvolvimento da doença. Com o objetivo de desenvolver um sistema de previsão (FS) para o manejo da CLR utilizando dados de experimentos de campo obtidos desde 1998, diversas etapas foram realizadas: a) análise epidemiológica; b) relação da taxa de progresso da doença com variáveis ambientais; c) desenvolvimento do FS, visando racionalizar o controle químico; d) avaliação do desempenho do FS, em experimentos de campo; e) geração de índices agroclimáticos de favorabilidade para a ocorrência da CLR nas áreas produtoras de café do Brasil; e f) avaliar efeitos do fenômeno El Niño Oscilação Sul (ENOS) nas epidemias de CLR. Foram analisadas 88 epidemias de CLR, em Varginha, Boa Esperança e Carmo de Minas, MG, sendo o modelo de Gompertz o que resultou em melhor ajuste à curva de progresso da doença. Usando metodologia stepwise, as taxas de progresso mensais da doença foram estimadas com regressões lineares múltiplas, baseada em dados de temperatura mínima e umidade relativa do ar. O melhor modelo de estimativa resultou em menos de 9.5% de ocorrências de falso negativos, durante os meses avaliados. Para avaliar o desempenho do FS, dois experimentos foram realizados na safra 2015-16 (Varginha e Boa Esperança, MG) e cinco na safra 2016-17 (Varginha, Boa Esperança, Uberlândia, Buritizal e Campinas). Os tratamentos baseados no FS resultaram em melhor desempenho que o sistema tradicional em seis experimentos, à exceção de Campinas. Este desempenho inferior evidenciou a necessidade de calibração de limiares em diferentes locais, diferentes da região onde o FS foi desenvolvido, devido a sua base empírica. Para avaliar o risco da doença, a taxa de progresso diária foi estimada em 46 locais da região produtora de café, durante as estações de cultivo disponíveis, em uma base de dados históricos de 1961 a 2015, gerando as taxas de progresso acumuladas (CIR). Para cada local e estação, cinco classes com pontuação de Muito Baixo (0) a Muito Alto (4) foram atribuídas, gerando valores de risco. Utilizando regressão linear múltipla, o risco para a CLR foi espacializado em função dos valores de coordenadas geográficas e altitude. Os riscos Médio e Alto foram os mais comuns onde atualmente se cultiva café. No mesmo período de dados meteorológicos, a CIR de 45 locais foi estimada, sendo as estações classificadas em função das possíveis fases de ENOS: El Niño (EN), Neutro (NT) e La Niña (LN). Houve predominio da ausência de efeito do ENOS na CLR no Brasil. Apenas nos estados do PR e SP o EN induziu a uma maior CIR.

Submitted by Marco Antônio de Ramos Chagas (mchagas@ufv.br) on 2017-05-02T11:22:54Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 227038 bytes, checksum: 8de35652004956e6e7fc0dfb0fbb310f (MD5) / Made available in DSpace on 2017-05-02T11:22:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 227038 bytes, checksum: 8de35652004956e6e7fc0dfb0fbb310f (MD5) Previous issue date: 2004-08-26 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / A ocorrência da ferrugem no Brasil tem limitado a produção obtida dos cafeeiros. Os cultivares mais utilizados são suscetíveis à doença, tais como o Catuaí e o Mundo Novo, contudo, genótipos com resistência horizontal e grande potencial para a utilização como cultivares têm sido obtidos. Considerando a importância da doença para o cafeeiro, avaliaram-se neste trabalho: (i) a capacidade produtiva e o desenvolvimento da ferrugem em progênies de Catimor, portadoras de genes que controlam as resistências vertical e horizontal; (ii) a segregação dos descendentes quanto à reação ao patógeno; (iii) a dose gênica para a resistência horizontal nos descendentes; (iv) o efeito de níveis de produção em plantas de Catuaí no desenvolvimento da ferrugem e (v) o teor de nutrientes e de carboidratos nas folhas das plantas atacadas pela doença. Pelos resultados obtidos, as progênies híbridas UFV 5550, UFV 6861, UFV 6870, UFV 6831 e UFV 6834 apresentaram-se excelentes em produtividade (P < 0,05), semelhantemente ao cultivar Catuaí. As progênies UFV 5530, UFV 5451, UFV 5550, UFV 6903 e UFV 5464 não apresentaram doença. Uma correlação positiva e significativa (r = 0,56) foi encontrada entre incidência de ferrugem e produtividade em progênies de Catimor. Os descendentes variaram quanto à reação à ferrugem, desde resistência completa a alta suscetibilidade, sendo que a maioria situou-se nos níveis intermediários, evidenciando a presença de resistência horizontal nos genótipos. Comparado ao cultivar Catuaí, conclui-se que os genótipos estudados possuem resistência horizontal, sendo que o número médio de lesões e a área foliar lesionada foram 13 e 21 vezes menores, respectivamente, em UFV 6866, além disso, a esporulação alcançou apenas a nota 0,1 em UFV 6870, baixa se comparada ao Catuaí, que apresentou nota 3,6. O período de incubação nos genótipos estudados variou de 18 a 36 dias e o período latente variou de 20 a 46 dias. Ao estudar a relação entre os níveis de produção e a doença no cultivar Catuaí, foi observado que a presença dos frutos, em fase inicial de desenvolvimento, foi suficiente para o estabelecimento da doença, diferente do que ocorreu quando haviam apenas flores. Quando as plantas tiveram todos os frutos em fase inicial de desenvolvimento desbastados, a doença decresceu. A ferrugem atingiu maiores proporções a partir de janeiro, atingindo o pico na época da colheita, em julho. O patógeno chegou a atingir 95% das folhas quando a produção foi de 62,75 sacas por hectare, e 49% de área foliar infectada, em média, no final do experimento. Pelo menos 60% da variação entre os níveis de doença pode ser explicada pela variação da produção. Correlações de até 78% foram obtidas entre a severidade da ferrugem nas plantas e a produção. A área abaixo da curva do progresso da doença não diferenciou níveis de produção, mas separou as plantas sem carga (P < 0,05). Pelo menos 74% da variação entre os teores de potássio nas folhas foi explicada pela variação da produção, bem como 51% para fósforo e de 45% para cobre, evidenciando que houve desvio dos mesmos para os frutos, permitindo que as folhas se tornassem mais suscetíveis ao ataque da ferrugem. Houve redução no teor de potássio em função dos níveis de produção desde o início da produção de frutos, diferente dos outros elementos. Os teores de carboidratos variaram principalmente nas épocas, influenciados pelo crescimento vegetativo ou reprodutivo e pelas condições climáticas. Os teores dos carboidratos nas folhas das plantas que não tiveram os frutos retirados foram inferiores àqueles encontrados nas folhas das plantas sem frutos. Tal fato provavelmente ocorreu devido ao desvio dos mesmos para a formação dos frutos e pela necrose acentuada das folhas, provocada pelo patógeno. / The occurrence of rust in Brazil has limited the production obtained of coffee plants. The cultivars in use are susceptible to this disease, like Catuaí and Mundo Novo, nevertheless, genotypes with horizontal resistance and with potential to the use for cultivars have been obtained. Considering the importance of this disease to the coffee plant, were valued in this work: (i) the production capacity and the development of rust in Catimor progenies, containing genes that control the vertical and horizontal resistance; (ii) the segregation of descendants for the pathogen reaction; (iii) the genic dose for the horizontal resistance in the descendants; (iv) the effect of levels of production in plants of Catuaí on the development of rust and (v) the tenor of nutrients and of carbohydrates in the leaves of plants attacked by the disease. By the obtained results in this work, the hybrid progenies UFV 6861, UFV 6870, UFV 6831 and UFV 6834 presented excellent productivities (P < 0.05), similarly to the Catuaí cultivar. The progenies UFV 5530, UFV 5451, UFV 5550, UFV 6903 and UFV 5464 did not presented plants diseased. A positive and significative correlation (r = 0.56) was encountered between incidence of rust and productivity in Catimor progenies. The descendants varied for the reaction to the rust from the complete resistance to high susceptibility, but the most situed in the intermediaries levels, showing the presence of horizontal resistance in the genotypes. Compared to the Catuaí cultivar, it can be concluded that the studied genotypes possess horizontal resistance, with the media number of lesions and the lesioned foliar area 13 and 21 times least, repectivelly, on the UFV 6866, moreover, the sporulation reached only the score 0.1 in UFV 6870, low if compared to the Catuaí, that had presented the score 3.6. The incubation period of the studied genotypes varied from 18 to 36 days and the latency period varied from 20 to 46 days. When was studied the relation between the levels of production and the disease in the Catuaí Vermelho, it was observed that the presence of fruits in initial phase of development was sufficient to the establishment of the disease, opposed to had occurred when it had only flowers. When the plants had all off fruits in initial phase of development thinned out, the disease decreased. The rust reached greater proportions from January, reaching the pike on the harvesting, in July. The pathogen get 95% of the leafs when the productivity was of 62.75 bags (60 kg) per hectare, and 49% of the infected area leaf, on average, at the end of the experiment. Around 60% of variation among the levels of disease can be explained by the variation of production. Correlation of up to 78% were obtained between the severity of rust at plants and the production. The area under disease progress curve did not differed levels of production, but put aside the plants without load (P < 0.05). About 74% of the variation among the tenores of potassium of the leaves were explained by the variation of production, as well as 51% for phosphorous and 45% for copper, showing that have had deviation of then to the fruits and allowing the leaves become more susceptible to the attack of the rust. The tenores of potassium varied in function of levels of fruits, different of the other elements. The tenores of carbohydrates varied mainly of the time of evaluation, influenced by vegetative or reproductive growth and by climatic conditions. The tenores of carbohydrates of the leaves of plants that had not the fruits thinned out were lower than that encountered in the leaves of plants without fruits. Probably it had occurred due to the formation of fruits and by emphasized necrosis of leaves caused by the pathogen. / Tese importada do Alexandria