As plantas de café (Coffea arabica L.) têm padrão de produção bienal em razão da competição entre o crescimento vegetativo e reprodutivo que ocorrem ao mesmo tempo. A quantificação de compostos de carbono e nitrogênio, bem como o perfil metabólico desses compostos foram investigados a fim de identificar possíveis alterações do crescimento dos tecidos que compõem o ramo produtivo do cafeeiro em resposta à carga de frutos. Os efeitos da carga de frutos foram estudados em quatro estádios fenológicos (expansão inicial, expansão final, granação e maturação de frutos), avaliando-se o crescimento de folhas velhas, maduras e novas; a secção dos ramos em que elas estão inseridas, assim como os frutos. Para isso, manipulações na carga de frutos foram realizadas na planta inteira cultivada em experimento de campo na região de Presidente Olegário, Minas Gerais, Brasil (18° 35\' 25\" S e 46° 19\' 20\" O; 1045 m de altitude). Os tratamentos consistiram em reduzir as cargas de frutos em seu estágio inicial de desenvolvimento a 0%, 30%, 60% e controle mantendo 100% do frutos na árvore. Este estudo demostrou que a alta carga de frutos prejudica principalmente o crescimento da vegetação nova, mas sem nenhum efeito sobre as folhas e ramos já formados. Também foi evidenciado que a alta carga de frutos promove competição entre os frutos afetando o seu tamanho e sua massa unitária. Essa redução do crescimento vegetativo e de frutos se deve principalmente pelo esgotamento de amido nos ramos que contribuem fortemente para o aporte de carbono para os órgãos dreno. A folha velha fornece sacarose para promover o crescimento vegetativo e de frutos, mas esse suprimento de carbono parece não ser suficiente para manutenção do crescimento dos frutos em excesso. Neste caso, o amido é então consumido dos ramos dessas plantas resultando no aumento do teor de sacarose nos ramos e folhas maduras, os quais são os maiores responsáveis por destinar carbono para o crescimento e desenvolvimento dos frutos. Em plantas com carga de frutos reduzida, os órgãos fonte de carbono são diferentes das plantas com alta produção de frutos. Neste caso, o ramo e folha madura fornecem sacarose para o crescimento da vegetação nova e frutos sem gasto aparente do amido acumulado nos ramos. As folhas e os ramos velhos são os principais contribuintes imediatos de nitrogênio, mas os ramos são os principais órgãos fonte desse nutriente tendo grande capacidade de armazenar nitrogênio e de disponibilizá-lo para as plantas sob alta produção de frutos. Assim, o nitrogênio e carbono armazenado nos ramos têm papel fundamental para tamponar a depleção desses nutrientes causada pelo número excessivo de drenos metabólicos. Os frutos das plantas com carga reduzida parecem ter sido sombreados pelo abundante crescimento de folhas e ramos de forma distinta dos frutos oriundos das plantas com carga excessiva de frutos. Esse sombreamento parece ter ocasionado menor grau de maturação dos frutos dessas plantas em razão do aumento dos compostos fenólicos e redução de pectina e antocianina nos frutos e/ou nos seus tecidos. Entretanto, esse efeito sobre a maturação dos frutos é tênue não alterando a quantidade de sacarose e aminoácidos solúveis totais nos frutos e em nenhum dos tecidos que os compõem. Utilizando uma abordagem metabolômica, foi confirmada que os ácidos orgânicos foram influenciados pelo menor grau de maturação dos frutos oriundos das plantas com carga reduzida. Essa evidência também suporta a ideia de que o maior crescimento vegetativo das plantas com carga reduzida pode aumentar o tempo de maturação dos frutos. Analisando o perfil de aminoácidos, foi confirmada que as folhas velhas e maduras são os órgãos fonte principais de nitrogênio para os drenos fisiológicos. A redistribuição de nitrogênio dessas folhas na forma de asparagina, glutamina, tirosina e fenilalanina para os drenos ocorreu em plantas com carga de frutos excessiva. Esse fluxo de nitrogênio para os drenos fisiológicos em conjunto com a degradação de proteínas dos ramos dessas plantas culminaram com aumento de fenialanina nos grãos, glutamina e aspartato nos frutos e alanina nas folhas novas em comparação com as plantas com carga de frutos reduzida. Houve estímulo da síntese de putrescina nos grãos provavelmente como um mecanismo para reajustar o fluxo de carbono e nitrogênio no organismo vegetal inicialmente pertubado em resposta à carga de frutos. Neste sentido, novas investigações pré e pós traducionais precisam ser desenvolvidas a fim de elucidar a interrelação do metabolismo de carbono e nitrogênio para a homeostase de seus metabólitos em resposta à carga de frutos. / Coffee plants (Coffea arabica L.) have a biennial production pattern because of the competition between vegetative and reproductive growth occurring at the same time. The quantification of carbon and nitrogen compounds as well as the metabolic profile of these compounds were investigated in order to identify possible changes in the growth of the tissues of productive branch of the coffee tree in response to the fruit load. The effects of fruit loading were studied in four phenological stages (initial expansion, final expansion, fruit granulation and maturation), evaluating the growth of old, mature and young leaves; the section of the branches in which they are inserted, as well as the fruits. For this, manipulations in the fruit load were carried out on the whole plant cultivated in a field experiment in the region of Presidente Olegário, Minas Gerais, Brazil (18 ° 35\' 25\" S and 46° 19\' 20\'\' O; 1045 m level). The treatments consisted in reducing the loads of fruits in their initial stage of development to 0%, 30%, 60% and control maintaining 100% of the fruits in the tree. This study showed that the high fruit load mainly impairs the growth of young vegetation, but with no effect on already formed leaves and branches. It was also evidenced that the high fruit load promotes competition among the fruits affecting its size and its unit mass. This reduction of vegetative and fruit growth is mainly due to the depletion of starch in the branches that contribute strongly to the carbon supply to the sink organs. Old leaf provides sucrose to promote fruit and vegetative growth, but this carbon supply does not seem to be sufficient to maintain excess fruit growth. In this case, the starch is then consumed from the branches of these plants resulting in the increase of the sucrose content in the mature branches and leaves, which are the main responsible for allocating carbon for the growth and development of the fruits. In plants with reduced fruit load, the carbon source organs are different from plants with high fruit yield. In this case, the branch and mature leaf provide sucrose for the growth of young vegetation and fruit without apparent expense of starch accumulated in the branches. The old leaves and branches are the main immediate contributors of nitrogen, but the branches are the main source organs of this nutrient having great capacity to store nitrogen and to make it available to the plants under high yield of fruits. Thus, the nitrogen and carbon stored in the branches play a fundamental role in buffering the depletion of these nutrients caused by the excessive number of metabolic sinks. The fruits of the plants with reduced load seem to have been shaded by the abundant growth of leaves and branches of distinct form of the fruits originating from the plants with high fruit load. This shading seems to have caused a lower degree of maturation of the fruits of these plants due to the increase of phenolic compounds and reduction of pectin and anthocyanin in fruits and/or their tissues. However, this effect on fruit maturation is tenuous without altering the amount of sucrose and total soluble amino acids in the fruits and in none of the tissues that compose them. Using a metabolomic approach, it was confirmed that the organic acids were influenced by the lower degree of maturation of fruits from the plants with reduced load. This evidence also supports the idea that the higher vegetative growth of the plants with reduced load can increase the maturation time of the fruits. Analyzing the amino acid profile, it was confirmed that the old and mature leaves are the main source organs of nitrogen for the physiological sinks. The nitrogen redistribution of these leaves as asparagine, glutamine, tyrosine and phenylalanine to the drains occurred in plants with excessive fruit load. This nitrogen flow to the physiological sinks together with the protein degradation of the branches of these plants culminated with increase of phenylalanine in the grains, glutamine and aspartate in the fruits and alanine in the young leaves compared to the plants with reduced fruit load. There was stimulation of putrescine synthesis in the grains probably as a mechanism to readjust the carbon and nitrogen flux in the initially disturbed plant organism in response to the fruit load. Thus, new pre- and post-translational research needs to be developed in order to elucidate the interrelation of carbon and nitrogen metabolism to the homeostasis of its metabolites in response to fruit load.

Les nématodes à galles du genre Meloidogyne peuvent provoquer des pertes de récolte importantes chez de nombreuses plantes d’intérêt agronomique, comme le caféier (Coffea arabica). Dans ce travail, une variété de C. arabica (UFV 408-28) résistante à M. incognita a été identifiée et les réponses de résistance de la plante ont été caractérisées aux plans histologique et moléculaire. La résistance du génotype UFV 408-28 s’exprime par une réaction de type hypersensibilité (RH), avec mort cellulaire au site d’infection. L’infection par M. incognita est stoppée avant la formation des sites nourriciers. Chez la plante sensible (IAC15), le développement du nématode se poursuit jusqu’à la production d’oeufs dans les galles, le cycle complet durant environ 45 jours. L’étude comparative des réponses moléculaires des deux génotypes entre 4 et 6 jai montre une spécificité de l’expression des gènes associée à la RH ou à la sensibilité. Dans le génotype résistant, l’expression de gènes liés à la voie de résistance dépendante du acide salicylique, ou à la voie des composés phénylpropanoides, est particulièrement modifiée. L’identification de gènes impliqués dans l'expression de la résistance, et pouvant être utilisés comme marqueurs de sélection offre de nouvelles perspectives pour améliorer les variétés commerciales de café. En parallèle, la transformation génétique de C. arabica a été développée à l’aide du gène rapporteur uidA (GUS), permettant désormais d’envisager le transfert de gènes d’intérêt pour étudier leur rôle dans la résistance aux nématodes. / Os nematoides da galha do gênero Meloidogyne provocam perdas importantes na produção de numerosas plantas de interesse agronômico, como o cafeeiro (Coffea arabica). Neste trabalho foi identificado o acesso UFV 408-28 de C. arabica resistente à M. incognita e foram caracterizadas as respostas de resistência da planta nos níveis histológico e molecular. A resistência do genótipo UFV 408-28 se exprime por uma reação do tipo hipersensível (RH), com morte celular no local da infecção. A infecção por M. incognita é bloqueada antes de haver a formação de sítios de alimentação. Na planta suscetível (IAC15), o desenvolvimento do nematoide prossegue até a produção de ovos nas galhas, sendo que o ciclo se completa em aproximadamente 45 dias. O estudo comparativo das respostas moleculares dos dois genótipos entre 4 e 6 dias após infecção mostraram uma especificidade da expressão dos genes associados à RH ou à suscetibilidade. No genótipo resistente, a expressão de genes ligados à via de resistência dependente do ácido salicílico, ou à via dos compostos fenilpropanoides, é particularmente modificada. A identificação dos genes implicados na expressão da resistência pode ser utilizada no desenvolvimento de marcadores de seleção para o melhoramento de variedades comerciais de cafeeiro. Em paralelo, a transformação genética de C. arabica foi desenvolvida com o auxílio do gene repórter uidA (GUS), permitindo assim a possibilidade de transferência de genes para o estudo do seu respectivo envolvimento na resistência aos nematoides.

Made available in DSpace on 2015-03-26T13:36:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 1212166 bytes, checksum: 3f37e080ab7fd33c90b19c34980f54cb (MD5) Previous issue date: 2011-02-16 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / The present study was carried out in order to analyse the contributions of hydraulic, diffusive (stomatal and mesophilic) and biochemical limitations to photosynthesis in coffee, the nitrogen partitioning within the photosynthetic machinery as well as its activation state in response to light. To this end, arabica coffee (Coffea arabica L.) plants were grown in pots during 12 months under two light availabilities (0 and 90% shading). Compared to sun plants, shade plants showed higher specific leaf area (63%), chlorophyll (76%), carotenoids (62%) and nitrogen (N) (15%) mass-based concentrations, as well as higher chlorophyll/N ratio (53%); in contrast, shade plants showed lower stomatal density (32%), stomatal index (20%), venation density (27%), stomatal (27%) and mesophyll (37%) conductance and N concentration on an area basis (30%). There were no differences in pigment concentrations (on an area basis) or in the chlorophyll a/b ratio between treatments. The N partitioning invested in Rubisco and electron transport chain components differed little between the phenotypes; however, higher N fraction was invested in structural components (13%) in shade plants compared to sun plants. There were no differences in mass-based gas exchange parameters except for the maximum carboxylation velocity calculated on a Cc basis, 24% higher in shade plants than in sun plants. In contrast, on an area basis, sun plants exhibited higher maximum carboxylation velocity (32%), maximum photosynthetic rate (45%) and electron transport rate (43%). Apparently, mesophyll conductance may be of equal or less importance than stomal conductance to explain the low photosynthetic rates in coffee, regardless of growth irradiance. It is suggested that the hydraulic architecture is the most limiting primary factor to photosynthesis in coffee plants. The results support the hypothesis that shade plants would take better advantage of sunflecks energy in relation to sun plants as a result of having higher activation states and lower induction losses, in addition to absence of photoinhibition in the shade leaves. The results help to explain, in part, the low photosynthetic nitrogen-use efficiency, as a consequence of high investment of N into non-photossynthetic components. / O presente estudo foi conduzido procurando-se analisar as contribuições das limitações hidráulicas, difusivas (estomática e mesofílica) e bioquímicas à fotossíntese do cafeeiro, a partição do nitrogênio dentro da maquinaria fotossintética e a ativação desta maquinaria em resposta à irradiância. Para tal, plantas de café arábica (Coffea arabica L.) foram cultivadas em vasos durante 12 meses, sob duas intensidades lumínicas (0 e 90% de sombreamento). Comparadas com as plantas de sol, as plantas à sombra exibiram maiores área foliar específica (63%), concentrações (em base de massa) de clorofilas (76%), carotenóides (62%) e de nitrogênio (N) (15%), como também maior razão clorofilas/N (53%); em contraste, as plantas sombreadas exibiram menores densidade estomática (32%), índice estomático (20%), densidade de venação (27%), condutâncias estomática (27%) e mesofílica (37%) e concentração de N em base de área (30%). Não houve variações significativas nas concentrações de pigmentos em base de área e na razão clorofila a/b entre os tratamentos. A partição do N investido em Rubisco e em componentes envolvidos no transporte de elétrons pouco diferiu entre os fenótipos; porém, maior fração do N investida em componentes estruturais (13%) foi observada nas plantas à sombra em relação às plantas ao sol. Não houve diferenças, em base de massa, nos parâmetros de trocas gasosas, com exceção da velocidade máxima de carboxilação tomando-se por base a concentração de CO2 nos sítios de carboxilação, 24% maior nas plantas sombreadas em relação às plantas a pleno sol. Em contraste, em base de área, as plantas de sol exibiram maiores velocidade máxima de carboxilação (32%), taxa fotossintética máxima (45%) e taxa de transporte de elétrons (43%). Aparentemente, a condutância mesofílica tem importância igual ou inferior à da condutância estomática na explicação das baixas taxas fotossintéticas, independentemente da irradiância de crescimento. Sugere-se que a arquitetura hidráulica seja o fator primário mais limitante à fotossíntese no cafeeiro. Os resultados suportam a hipótese de que as plantas sombreadas aproveitariam melhor a energia de sunflecks em relação às plantas de sol, em razão dos maiores estados de ativação e menores perdas de indução fotossintética, além de ausência de fotoinibição nas folhas de sombra. Os resultados ajudam a explicar, em parte, a baixa eficiência fotossintética do uso do N, em decorrência de alto investimento desse elemento em compostos não-fotossintéticos.

Made available in DSpace on 2016-12-23T13:23:25Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Welington Braida Marre -capa.pdf: 12115 bytes, checksum: 57bfb703610f55f86bfd85423038c9c5 (MD5) Previous issue date: 2012-05-25 / O conhecimento de aspectos fenológicos nutricionais é fundamental na melhoria da qualidade e produtividade do cafeeiro. Desta forma, o objetivo deste trabalho foi determinar o crescimento sazonal e o acúmulo de nutrientes pelo cafeeiro Conilon (Coffea canephora Pierre), com estágios de maturação distintas e o crescimento de grupos de ramos ortotrópicos e plagiotrópicos com diferentes idades, relacionandoos com os fatores climáticos. O experimento foi conduzido de 14/08/2010 a 08/10/2011 em uma lavoura a campo no município de Nova Venécia-ES. O delineamento experimental empregado foi inteiramente ao acaso, com cinco repetições. Foram utilizadas plantas com três anos de idade, cultivadas sob condição de pleno sol, no espaçamento de três metros entre fileiras e um metro entre plantas. A taxa de crescimento dos ramos ortotrópicos e plagiotrópicos do C canephora é diferente entre os genótipos e sofre variação sazonal durante todo o período do ano, influenciada principalmente pelas variações de temperatura do ar. Sob temperaturas mínimas do ar, abaixo de 17,2 ºC, a taxa de crescimento dos ramos de C. canephora é bastante reduzida para maioria dos genótipos estudados. Os ramos plagiotrópicos, com o passar dos meses (especialmente aqueles com café) apresentam menor crescimento vegetativo, quando comparados a ramos mais novos. Genótipos com ciclo de maturação distintos também apresentaram particularidades em cada nutriente absorvido, variando de acordo o período, podendo sugerir que cada genótipo demanda uma quantidade variável de nutriente no mesmo período. Genótipos com ciclo de maturação dos frutos mais prolongados demandam mais nutrientes, com melhor distribuição no ciclo. Sugere-se que o período, em que a maioria dos genótipos de café Conilon demanda mais nutrientes para o crescimento, é entre meado de setembro e a segunda semana de maio. Sugere-se também que as adubações devem ser realizadas em datas diferenciadas para cada tipo de maturação, de acordo com a necessidade do nutriente na formação do fruto / The nutrients phenological aspects knowledge is primordial for a better quality and productivity of the coffee. So, the goal of this project was to determinate the seasonable growth and nutrients accumulation by Conilon coffee (Coffea canephora Pierre), along with different periods of maturation and with the orthotropic and plagiotropic branch growth in distinct ages, as well as relate them to climate factors. The experiment was lead between 08/14/2010 and 10/08/2011 in a agriculture rural field, situated on Nova Venécia, Espírito Santo. The principal set lead used in the experiment was completely random, repeated five times. Plants of three years old were utilized, cultivated under full sunshine conditions, with therr meters between lines and one meter between each plant. The growth rate of orthotropic and plagiotropic branches of C canephora are different between distinct kinds of genotypes and they suffer of a seasonable climate variation during the whole year, influenced especially by air temperature variation. Plagiontropic branches along some months and especially with the fruit (coffee) presented lower vegetative growth, compared to newer branches. Distinct genotypes maturation cycle also presented singularities in each absorbed nutrient, varying according to a certain period of time, suggesting, maybe, that each genotype demand a variable quantity of nutrient at the same period. Longer fruit maturation cycles genotypes demand more nutrients and better redistribute them along the cycle. It is suggested that most of Conilon coffee genotypes demand more growth nutrients between mid-September to the second week of May. It is also suggested that fertilizations must be performed in different periods during the year for each kind of maturation cycle, according to nutrient demand for generating the fruit

Made available in DSpace on 2016-12-23T13:23:25Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Diego Zancanella Bonomo.pdf: 1042232 bytes, checksum: 9f5a5145bc9e9626b7d0e92900bdb65c (MD5) Previous issue date: 2013-02-22 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Due to the conditions of uneven distribution of rainfall in northern Espírito Santo, Brazil, cultivation of Conilon coffee (Coffeacanephora) has been done predominantly under irrigation with highly productive crops especially coffee production in Brazil. After the irrigation system implementation it is fundamental to the success of the project to implement a system of water management in irrigated crop, requiring a correct quantification of crop water consumption. The purpose of this study was to evaluate the response of different genetic materials (clones) of Conilon coffee to different irrigation. The study aimed quantification of water consumption, as well as to estimate the crop coefficient (Kc). The research was conducted in a farm called Córrego Grande in São Mateus, Espírito Santo state, Brazil in commercial cultivation of Conilon coffee in 3 x 0.8 m spacing, conventional drip irrigated, with a flow rate of 2 L h-1 and spaced 0.5 m. The experimental design was completely randomized in a subplot design, with six plots, five subplots and four replications. The plots were irrigation corresponding to 25%, 50%, 75%, 100%, 125%, 150% of evapotranspiration for a condition of drip irrigation. The subplots were Conilon called 02, 03, 18, 153 and bamburral. Each replication was consisted of 20 plants. Data were subjected to analysis of variance and the means of treatments (subplots) were compared by Tukey test at 5% probability. The averages of the treatments (plots), were subjected to polynomial regression analysis. Regarding the growth parameters the 150% evapotranspiration blade for located irrigation was superior to the other ones. As for the first crop productivity, the percentages of irrigation applied for the maximum productivity varied according to the evaluated clone from blade percentages of 94.7% (kc = 0.947) for clone 03, percentage to 123.9% of the blade EToLoc (kc = 1.239) for clone 02 / Em razão das condições da distribuição irregular das chuvas na região norte do Espírito Santo, o cultivo de café Conilon (Coffea canephora) tem sido feito predominantemente sob irrigação, com lavouras altamente produtivas com destaque na produção cafeeira nacional. Após a implantação do sistema de irrigação torna-se fundamental ao sucesso do projeto a implementação do manejo de água do cultivo, requerendo uma correta quantificação do consumo hídrico da cultura. Diante isso, o trabalho teve como objetivo a avaliação da resposta de diferentes materiais genéticos (clones) de café Conilon a diferentes lâminas de irrigação, visando a quantificação do consumo hídrico, bem como a estimativa do coeficiente de cultura (Kc). A pesquisa foi conduzida na fazenda Córrego Grande, em São Mateus, em cultivo comercial de café Conilon, no espaçamento 3,0 x 0,8 m, irrigada por gotejamento convencional, com vazão do gotejador de 2 L h-1 e espaçados de 0,5 m entre si. O delineamento experimental foi inteiramente casualizado em parcela subdividida, com seis parcelas, cinco subparcelas e quatro repetições. As parcelas foram lâminas de irrigação correspondentes a 25%, 50%, 75%, 100%, 125%, 150% da evapotranspiração para condição de irrigação localizada. As subparcelas foram os genótipos de Conilon denominados 02, 03, 18, 153 e Bamburral. Cada repetição foi constituída de 20 plantas. Os dados foram submetidos à análise de variância e as médias dos tratamentos (subparcelas), comparadas pelo teste de Tukey a 5% de probabilidade. As médias dos tratamentos (parcelas), foram submetidos a análise regressão polinomial. Em todos os parâmetros vegetativos avaliados a porcentagem da lâmina aplicada de 150% da evapotranspiração para irrigação localizada foi superior às demais. Já para produtividade da primeira safra, as porcentagens das lâminas de irrigação aplicadas para a máxima produtividade variaram em função do clone avaliado, desde porcentagens de lâmina de 94,7% (kc = 0,947) para o clone 03, até porcentagem de lâmina de 123,9% da EToLoc (kc = 1,239) para o clone 02

Les nématodes à galles du genre Meloidogyne peuvent provoquer des pertes de récolte importantes chez de nombreuses plantes d’intérêt agronomique, comme le caféier (Coffea arabica). Dans ce travail, une variété de C. arabica (UFV 408-28) résistante à M. incognita a été identifiée et les réponses de résistance de la plante ont été caractérisées aux plans histologique et moléculaire. La résistance du génotype UFV 408-28 s’exprime par une réaction de type hypersensibilité (RH), avec mort cellulaire au site d’infection. L’infection par M. incognita est stoppée avant la formation des sites nourriciers. Chez la plante sensible (IAC15), le développement du nématode se poursuit jusqu’à la production d’oeufs dans les galles, le cycle complet durant environ 45 jours. L’étude comparative des réponses moléculaires des deux génotypes entre 4 et 6 jai montre une spécificité de l’expression des gènes associée à la RH ou à la sensibilité. Dans le génotype résistant, l’expression de gènes liés à la voie de résistance dépendante du acide salicylique, ou à la voie des composés phénylpropanoides, est particulièrement modifiée. L’identification de gènes impliqués dans l'expression de la résistance, et pouvant être utilisés comme marqueurs de sélection offre de nouvelles perspectives pour améliorer les variétés commerciales de café. En parallèle, la transformation génétique de C. arabica a été développée à l’aide du gène rapporteur uidA (GUS), permettant désormais d’envisager le transfert de gènes d’intérêt pour étudier leur rôle dans la résistance aux nématodes. / Os nematoides da galha do gênero Meloidogyne provocam perdas importantes na produção de numerosas plantas de interesse agronômico, como o cafeeiro (Coffea arabica). Neste trabalho foi identificado o acesso UFV 408-28 de C. arabica resistente à M. incognita e foram caracterizadas as respostas de resistência da planta nos níveis histológico e molecular. A resistência do genótipo UFV 408-28 se exprime por uma reação do tipo hipersensível (RH), com morte celular no local da infecção. A infecção por M. incognita é bloqueada antes de haver a formação de sítios de alimentação. Na planta suscetível (IAC15), o desenvolvimento do nematoide prossegue até a produção de ovos nas galhas, sendo que o ciclo se completa em aproximadamente 45 dias. O estudo comparativo das respostas moleculares dos dois genótipos entre 4 e 6 dias após infecção mostraram uma especificidade da expressão dos genes associados à RH ou à suscetibilidade. No genótipo resistente, a expressão de genes ligados à via de resistência dependente do ácido salicílico, ou à via dos compostos fenilpropanoides, é particularmente modificada. A identificação dos genes implicados na expressão da resistência pode ser utilizada no desenvolvimento de marcadores de seleção para o melhoramento de variedades comerciais de cafeeiro. Em paralelo, a transformação genética de C. arabica foi desenvolvida com o auxílio do gene repórter uidA (GUS), permitindo assim a possibilidade de transferência de genes para o estudo do seu respectivo envolvimento na resistência aos nematoides.

Made available in DSpace on 2015-03-26T13:36:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 2211745 bytes, checksum: e2db98ceb9659298d2a583aa5243fd85 (MD5) Previous issue date: 2008-06-13 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Understanding the mechanisms by which plants respond to water stress is crucial to predict the climate change impacts on crop productivity and ecosystems. Plants have long- distance root-to-shoot signaling mechanisms that generate the orchestration of adaptive responses. Root system signaling, as well as shoot, is often considerate important in growth control in response to environmental adverse conditions. This study aimed to integrate the results obtained in robusta coffee through studies of proteins differentially expressed in the root system in clones with differential tolerance (120 tolerant, 109A susceptible) upon water deficit conditions and also evaluate the differential physiological responses upon fast imposed water deficit conditions. The plants were evaluated upon full irrigation (control) and under water deficit imposed by the suspension of irrigation, until the plants reached water potential (Ψam) of -1.5 ± 0.20 MPa (moderate) and -3.0 ± 0.20 MPa (severe). The root differentially expressed proteins were analyzed by two- dimensional gels associated to sequencing by mass spectrometry (MALDI-TOF-TOF). Upon drought, 109A clone showed a reduction in relative abundance in 39 spots, and an increase in 18 spots. 120 clone showed a reduction in relative abundance in 38 spots and an increase in 19 spots. The analysis of root differential proteome in these two clones revealed mechanisms of tolerance and acclimation to water deficit related to carbohydrate metabolism, hormone metabolism, energy metabolism, programmed cell death, abiotic and biotic stresses response, cellular detoxification, oxidative stress, DNA repair and protein processing. The analysis of gas exchange and chlorophyll fluorescence showed that these clones exhibited differential mechanisms in response to water deficit conditions, as already reported. The sensitive clone (109A) showed mechanisms related to drain the excess energy and increase the heat dissipation under moderate water deficit. However, under conditions of severe drought these mechanisms were no more efficient in this clone. On the other hand, tolerant clone (120) under conditions of severe drought showed reduction in effective quantum yield (ΦPSII) associated with a reduction in electron transport rate (ETR) and non-photochemical extinction coefficient (NPQ), followed by an increase in the fraction of absorbed light that was neither used in photochemistry nor dissipated thermally (PE). However this apparent excess of energy was not translated in oxidative damage, suggesting other types of mechanisms involved in the drainage of energy excess, as the modulation of photosystem proteins. / Compreender os mecanismos como plantas respondem ao estresse hídrico é crucial para prever os impactos das alterações climáticas sobre a produtividade das culturas e dos ecossistemas. As plantas possuem mecanismos de sinalização raiz-parte aérea que geram a orquestração de respostas adaptativas. A sinalização pela raiz, assim como pela parte aérea, é freqüentemente considerada importante em regular o crescimento em resposta a condições adversas do meio ambiente. O presente trabalho teve por objetivo integrar os resultados obtidos em café robusta até o presente momento através de estudos de proteínas diferencialmente expressas no sistema radicular em clones com tolerância diferencial (120 tolerante, 109A sensível) sob condições de déficit hídrico e ainda avaliar as respostas fisiológicas diferenciais em resposta as condições de déficit hídrico sob imposição rápida de estresse. As plantas foram avaliadas em condições de plena irrigação (controle) e sob déficit hídrico imposto pela suspensão da irrigação, até que as plantas atingiram um potencial hídrico na antemanhã (Ψam) de -1,5 ± 0,20 MPa (moderado), e 3,0 ± 0,20 MPa (severo). As proteínas diferencialmente expressas de raízes foram analisadas através de géis bidimensionais associados a seqüenciamento por espectrometria de massa (MALDI-TOF-TOF). Em condições de déficit hídrico, o clone 109A apresentou uma redução na abundância relativa em 39 spots, e um aumento em 18 spots. O clone 120 apresentou uma redução na abundância relativa em 38 spots e um aumento em 19 spots. A análise do proteoma diferencial em raízes destes dois clones revelou mecanismos de tolerância e aclimatação ao déficit hídrico relacionados a metabolismo de carboidratos, metabolismo hormonal, metabolismo energético, morte celular programada, resposta a estresses abióticos e bióticos, detoxificação celular, estresse oxidativo, reparo de DNA e processamento protéico. As análises de trocas gasosas e de fluorescência da clorofila a mostraram que estes clones exibem mecanismos diferenciais em resposta às condições de déficit hídrico, como já relatado. O clone sensível (109A) apresentou mecanismos relacionados ao dreno do excesso de energia e aumento da dissipação térmica sob déficits hídricos moderados. Porém, em condições de déficit hídrico severo estes mecanismos não se apresentaram mais eficientes neste clone. Por outro lado, o clone tolerante (120) sob condições de déficit hídrico severo apresentou uma redução do rendimento quântico efetivo (ΦPSII) associado à redução nas taxas de transporte de elétrons (ETR) e no coeficiente de extinção não-fotoquímica (NPQ), seguido de um aumento da fração de energia absorvida não utilizada na fotoquímica nem dissipada termicamente (PE). Entretanto este aparente excesso de energia não foi traduzido em danos oxidativos, sugerindo outros tipos de mecanismos envolvidos no dreno do excesso de energia, como modulação de proteínas dos fotossistemas.

Made available in DSpace on 2015-03-26T13:36:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 807492 bytes, checksum: ecca2fba2120cf3ee786b7d412fce672 (MD5) Previous issue date: 2010-07-28 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Pruning is a key agronomic practice in coffee (Coffea canephora) plantation management, but little is known on a scientific basis about the ideal time to conduct it. Furthermore, studies associating variations in photosynthesis, as affected by the fruit ripening pattern, are missing in coffee. In this study, the effects of different pruning times, conducted between harvest and flowering, in clones of robusta coffee, displaying varying fruit ripening patterns (early, intermediate and late maturation periods), were examined by specifically evaluating growth, photosynthesis and starch accumulation. Treatments consisted of different pruning periods as follows: early maturation clones (03 and 67) were pruned at 0, 30, 60 and 90 days after fruit harvest (DAH); intermediate maturation clones (120 e 16) pruned at 0, 30 and 60 DAH; and late maturation clones (19 and 76) pruned at 0 and 30 DAH. The branch growth rate and gas exchange parameters (net photosynthesis rate, stomatal conductance and internal-to-atmospheric CO2 concentration ratio), maximum photochemical efficiency of photosystem II, and leaf starch concentration all were unaffected by the pruning treatments, regardless of clones. Other chlorophyll a fluorescence parameters were only marginally affected by pruning. On the other hand, some gas exchange variables and starch contents were altered in response to the fruit ripening patterns. The late maturation clones, compared to the other ones, showed lower net photosynthesis rates (~25%) and lower leaf starch content (~20%). In any case, for the late ripening clones, as their fruits have a longer grain-filling period and maturation time, their lower photosynthetic rates, starch content and leaf-to-fruit ratio could be offset, in the long-term, by their lower sink strength. In summary, the results suggest that is indifferent to perform the pruning immediately after fruit harvest, as usually recommended, or afterwards before flowering. / Embora a poda em lavouras de Coffea canephora seja uma prática necessária, pouco se sabe, em bases científicas, a respeito da época ideal para a sua realização. Ademais, em café, nenhum estudo foi feito, até o presente, tentando associar as variações da fotossíntese, em função do padrão de maturação de frutos. Procurou-se investigar, neste estudo, os efeitos de podas realizadas em diferentes épocas entre a colheita e a florada, em clones de café robusta, com distintos períodos de maturação de frutos (precoce, intermediário e tardio), avaliando-se, especificamente, o crescimento, a fotossíntese e o acúmulo de amido. Clones de maturação precoce (clones 03 e 67) foram podados em quatro diferentes épocas: 0, 30, 60 e 90 dias após a colheita (DAC); nos clones intermediários (120 e 16), a poda foi realizada aos 0, 30 e 60 DAC; nos tardios (19 e 76), realizou-se a poda aos 0 e 30 DAC. A taxa de crescimento de ramos e as trocas gasosas (taxa de fotossíntese líquida, condutância estomática e a razão entre as concentrações interna e ambiente de CO2) não foram afetadas pelos tratamentos de poda, independentemente do clone estudado. Não se verificou, também, efeitos da poda sobre as concentrações foliares de amido e sobre a eficiência fotoquímica máxima do fotossistema II. Outros parâmetros de fluorescência da clorofila a foram apenas afetados marginalmente pelos tratamentos de poda. As principais diferenças ora observadas dizem respeito às variáveis associadas à fotossíntese e aos teores de amido, em função, particularmente, do padrão de maturação dos frutos. Os clones de maturação tardia, comparados aos demais clones, exibiram menor taxa de fotossíntese líquida (~25%) e menor teor foliar de amido (~20%). Em todo o caso, nos clones de maturação tardia, como os frutos têm um período maior de enchimento e maturação, os menores valores da taxa fotossintética, de teores de amido e de razão área foliar/massa de frutos podem ser compensados, no longo prazo, pela menor força do dreno. Em suma, demonstrou-se que é indiferente proceder-se à poda imediatamente após a colheita, conforme usualmente recomendado, ou posteriormente, antes da florada.

Made available in DSpace on 2015-03-26T13:36:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 794761 bytes, checksum: 2c6f4b2d5ee311e882270c54be62a38c (MD5) Previous issue date: 2009-09-14 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Drought tolerance can result from numerous anatomical, morphological and physiological characteristics that can be from constituent or inductive nature. As one of the most important phytohormones known, abscisic acid (ABA) have been studied extensively and several of these studies it has been demonstrating that ABA is responsible for several responses adaptatives in the water deficit. This way, the isolation, caracterization and expression studies of genes that participate in signalling pathway in response to ABA, can supply important data for understanding its role and importance in the mechanism of drought tolerance in coffee. The aims of this work was identifies, in the bank of the coffee, genes belonging to the SnRK family besides verifying the responses in leaves and roots of clones of Coffea canephora, in conditions of severe and moderate water deficit. Plants of the clones 120 (drought tolerant genotype) and 109A (drought sensitive genotype) were cultivated in vases of 12 L and the water deficit was reached by suspending the irrigation until the plants reached -1,5 MPa and -3,0 MPa predawn hydric potential. Homology analyses, allowed the identification of 24 contigs that can represent possible genes of SnRK family in coffee, being 3 contigs of the subfamily SnRK1, 5 contigs in the subfamily SnRK2 and 16 sequences in the subgroup SnRK3. Among the identified sequences, 2 contigs, 15120 and 12770, in this investigation, we found that the ESTs of 15120 and 12770 correspond to different regions of the same gene, homologous to Arabidopsis SnRK2.6 and named cnSnRK2.6. A complete sequence of this gene that was put efficiently in vector of transformation of plants. The promoter sequence of this gene was also identified. Expression analyses, by Real Time quantitative PCR, showed that the expression patterns of some genes of this family are altered in ix conditions of water deficit, in leaves and roots of coffee. In leaves, the genes SnRK2.4, CIPK6 and CIPK9 were induced, while the genes SnRK2.3, CIPK3, CIPK8, CIPK10 and CIPK11 were repressed by the water deficit. However, in roots, the genes SnRK2.3, SnRK2.8, CIPK6, CIPK8 and CIPK9 were induced, what demonstrates that some genes presented a different behavior in those two organs. Furthermore, SnRK genes are also involved in the response to other abiotic stresses. In this study, we also verified the expression of these genes in response to the ABA, osmotic stress and saline stress. For that, a new experimental approach was tested, with use of outstanding leaves of coffee, that a fast and efficient form to studies in coffee. The obtained results indicated a reduction in estomatical aperture (gs) that was accompanied of reductions in liquid carbon assimilation (A) for the treatments with ABA and mannitol, while in the controls treatment any alteration was observed. Gene expression analyses demonstrated that many SnRKs genes are responsive to ABA, osmotic stress and saline stress. SnRK2.6 was induced by ABA and mannitol, but not by salinity. Collectively, these results indicate that the SnRKs characterized genes consist of kinases proteins involved in response to different abiotic stresses. / A tolerância à seca é o resultado de numerosas características anatômicas, morfológicas e fisiológicas, de natureza constitutiva ou indutiva. Como um dos principais hormônios de plantas, o ácido abscísico (ABA) tem sido extensivamente estudado e vários destes estudos têm demonstrado que o ABA é responsável por diversas respostas adaptativas ao déficit hídrico. Desta forma, o isolamento e estudo da expressão de genes que participam de vias de sinalização em resposta a ABA podem fornecer dados importantes para a compreensão de sua função e de sua importância no mecanismo de tolerância à seca em café. Este trabalho teve como objetivos identificar, a partir do banco do café, genes pertencentes à família SnRK além de verificar a resposta dos mesmos em folhas e raízes de clones de Coffea canephora, em condições de déficit hídrico severo e moderado. Mudas dos clones 120 (genótipo tolerante ao déficit hídrico) e 109A (genótipo sensível) foram cultivadas em vasos de 12 L e o déficit hídrico foi alcançado suspendendo a irrigação até que as plantas atingissem um potencial hídrico de antemanhã de -1,5 MPa e -3,0 MPa. Análises de homologia utilizando o programa Blast, permitiram a identificação de 24 contigs que podem representar possíveis genes da família SnRK em café, sendo 3 contigs da subfamília SnRK1, 5 contigs pertencentes a subfamília SnRK2 e 16 sequências da subfamília SnRK3. Dentre as sequências identificadas, destacam-se 2 contigs, 15120 e 12770, que nesta investigação, demonstrou-se que correspondem a regiões distintas de um mesmo gene, homólogo a SnRK2.6 de Arabidopsis e denominado cnSnRK2.6. Desta forma, foi obtida a sequência completa deste gene que foi eficientemente colocado em vetor de transformação de plantas. Neste estudo, identificou-se também uma parte da região promotora deste gene. Análises de vii expressão, feitas por RT-PCR em Tempo Real, permitiu verificar que a expressão de alguns genes desta família são alteradas em condições de déficit hídrico, tanto em folhas como em raízes. Em folhas, os genes SnRK2.4, CIPK6 e CIPK9 são induzidos, enquanto os genes SnRK2.3, CIPK3, CIPK8, CIPK10 e CIPK11 são reprimidos pela condição de seca. Já em raízes, observou-se que os genes SnRK2.3, SnRK2.8, CIPK6, CIPK8 e CIPK9 são induzidos, o que demonstra que alguns genes apresentaram comportamento diferenciado nesses dois órgãos. Em adição, foi também verificado a expressão destes genes em resposta à ABA, estresse osmótico e estresse salino. Para isso, foi testado um novo sistema experimental, com uso de folhas destacadas de cafeeiro, que se mostrou uma forma rápida e eficiente para estudos em plantas de café. Os resultados obtidos mostraram uma redução da condutância estomática (gs) que foi acompanhada de reduções nas taxas de assimilação líquida do carbono (A) para os tratamentos com ABA e manitol, enquanto no tratamento controle nenhuma alteração foi observada. A análise de expressão gênica, demonstrou que muitos desses genes respondem a ABA, estresse osmótico e estresse salino. SnRK2.6 é induzido por ABA e manitol, mas não por salinidade. Coletivamente, estes resultados sugerem que os genes SnRKs caracterizados constituem proteínas quinases envolvidas na resposta a estresses abióticos.

Made available in DSpace on 2015-03-26T13:37:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 1569948 bytes, checksum: 47e985324f875fabdd3773a51785089b (MD5) Previous issue date: 2010-02-24 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The root-knot nematodes, belonging to Meloidogyne spp., represent a restraint factor to the Brazilian coffee crop because they cause too many losses. There is only some information on the occurrence of these nematodes, especially in coffee plantations in Espírito Santo State (ES), thus it was aimed to study the distribution of Meloidogyne spp. in Coffea spp. in this State and to complement the investigation in Zona da Mata in Minas Gerais (MG). Samples of soil and roots were collected from 18 municipalities on ES and 5 municipalities on the region of Zona da Mata of MG. The identification of species of Meloidogyne spp. was performed through esterase phenotype and differential host test. On ES, different species of Meloidogyne spp. were detected in the analyzed samples. Meloidogyne incognita, I1 and I2 phenotypes, was found in 18% of the sampled farm estates, and in 81.25% of these infested farms C. canephora was cultivated. This species of root-knot nematodes is present in 55.5% of the sampled municipalities, and it is found mainly in the mountain region and in the north of the State. This species was found in a mixture with M. exigua in a coffee crop in Brejetuba, and it was found in a mixture with M. paranaensis in Sooretama. Meloidogyne exigua, E1 phenotype, was detected in 43.6% of the farms and only in C. arabica crops. This species was found in all sampled municipalities in the southern region and in 66% of the sampled municipalities in the mountain region where arabica coffee is grown in large scale. In the north of the state, M. paranaensis, P1 phenotype, was detected in the sampled municipalities and it is reported by the first time in the state of Espírito Santo. The species M. arenaria, A2 phenotype, and M. javanica (J3) were detected in Laranja da Terra parasitizing weeds in the area, but not in coffee trees. However, in Zona da Mata in Minas Gerais, it was found only M. exigua, E1 phenotype, parasitizing coffee trees in all the municipalities where collection was performed, except in Paula Cândido municipality, where no species of Meloidogyne was found. The populations were tested by differential host plants in order to determine physiological races. It was found M. incognita and M. exigua races 1 and 2 in Espírito Santo, and M. exigua race 2 in Zona da Mata in Minas Gerais. Nematodes from genus Tylenchus, Helicotylenchus, Rotylenchulus, Pratylenchus, Aphelenchoides, Aphelenchus, Xiphinema, Mesocrinonema, Psilenchus, Hemicriconemoides, Discocriconemella, Ditylenchus, Rotylenchus, were associated to coffee tree rizosphere. / Os nematoides das galhas pertencentes ao gênero Meloidogyne spp. representam um fator limitante à cafeicultura brasileira por causarem grandes perdas. Devido às escassas informações sobre a ocorrência desses nematoides, principalmente na cafeicultura capixaba, objetivou-se estudar a distribuição de Meloidogyne spp. em Coffea spp. no Estado do Espírito Santo e complementar os levantamentos na Zona da Mata de Minas Gerais. Amostras de solo e raízes foram coletadas em 18 municípios no Estado do Espírito Santo e em 5 municípios na Zona da Mata de Minas Gerais. A identificação das espécies de Meloidogyne spp. foi realizada pelo fenótipo da isoenzima esterase e pela gama de hospedeiros. No Estado do Espírito Santo foram detectadas diversas espécies de Meloidogyne nas amostras analisadas. Meloidogyne incognita, fenótipo I1 e I2, foi encontrada em 18% do total das propriedades amostradas, sendo que em 81,25% das propriedades infestadas se plantava C. canephora. Esta espécie está presente em 55,5% dos municípios amostrados sendo encontrada principalmente na região Serrana e Norte do Estado. Em uma propriedade do município de Brejetuba, ela foi encontrada em mistura com M. exigua, e no município de Sooretama, em mistura com M. paranaensis. Meloidogyne exigua, fenótipo E1, foi detectada em 43,6% das propriedades e apenas em lavouras de C. arabica. Esta espécie foi encontrada em todos os municípios amostrados da Região Sul e em 66,6% dos municípios amostrados da Região Serrana, regiões onde o café arábica é cultivado em larga escala. Meloidogyne paranaensis, fenótipo P1, foi detectado em todos os municípios amostrados da região Norte do Estado, e é relatada pela primeira vez no Estado do Espírito Santo. As espécies M. arenaria, fenótipo A2, e M. javanica (J3) foram detectadas em Laranja da Terra parasitando plantas daninhas presentes na área, mas não em cafeeiros. Já na Zona da Mata de Minas Gerais foi encontrada apenas M. exigua, fenótipo E1, parasitando as plantas de cafeeiro arábica em todos os municípios coletados exceto no município de Paula Cândido, onde nenhuma espécie de Meloidogyne foi encontrada. As populações foram submetidas ao teste com plantas hospedeiras diferenciadoras para determinação das raças fisiológicas. Foram encontradas as raças 1 e 2 de M. incognita e M. exigua no Estado do Espírito Santo, e a raça 2 de M. exigua na Zona da Mata de Minas Gerais. Nematoides dos gêneros Tylenchus, Helicotylenchus, Rotylenchulus, Pratylenchus, Aphelenchoides, Aphelenchus, Xiphinema, Mesocrinonema, Psilenchus, Hemicriconemoides, Discocriconemella, Ditylenchus, Rotylenchus, estavam associados com a rizosfera do cafeeiro.