Dentre as principais doenças que afetam a bananeira está a Sigatoka-amarela, causada pelo fungo Mycosphaerella musicola Leach. O objetivo do trabalho foi estudar a diversidade genética e estrutura populacional do fungo M. musicola nas principais regiões produtoras de banana, assim como verificar se a estrutura populacional está correlacionada com a origem geográfica. Para isto, foram avaliados 83 isolados coletados nos Estados da Bahia (BA), Rio Grande do Norte (RN) e Minas Gerais (MG) por meio dos marcadores SSR, ISSR e pela combinação dos dois (SSR/ISSR). De acordo com a AMOVA, para as três análises ocorreu maior variação genética entre os haplótipos dentro de municípios, em que apenas com o uso dos ISSR não foi significativo. Alta variabilidade foi detectada entre os isolados, com os primers combinados observou-se 100% haplótipos distintos, com os SSR 98,79 % de haplotipos únicos e com os ISSR foram 83,13 % haplótipos diferentes. Em relação à composição genética com base no agrupamento Bayesiano, notou-se a presença de 21 prováveis grupos ancestrais para as localidades em estudo com os primers combinados, diferente do que ocorreu com o uso dos SSR e dos ISSR, em que foram encontrados 14 prováveis grupos ancestrais. O maior valor de Gst foi de 0,11 entre RN e MG para os SSR, já o Nm que indica o fluxo gênico foi alto entre todos os Estados. Em relação ao IA e rd, a hipótese de recombinação sexual foi aceita para algumas microrregiões no estudo. Contudo, não foi detectada nenhuma estruturação da população de acordo com os locais de coleta, sendo que o conhecimento sobre a distribuição da variabilidade genética de M. musicola irá auxiliar nas estratégias para o controle da doença. / Dentre as principais doenças que afetam a bananeira está a Sigatoka-amarela, causada pelo fungo Mycosphaerella musicola Leach. O objetivo do trabalho foi estudar a diversidade genética e estrutura populacional do fungo M. musicola nas principais regiões produtoras de banana, assim como verificar se a estrutura populacional está correlacionada com a origem geográfica. Para isto, foram avaliados 83 isolados coletados nos Estados da Bahia (BA), Rio Grande do Norte (RN) e Minas Gerais (MG) por meio dos marcadores SSR, ISSR e pela combinação dos dois (SSR/ISSR). De acordo com a AMOVA, para as três análises ocorreu maior variação genética entre os haplótipos dentro de municípios, em que apenas com o uso dos ISSR não foi significativo. Alta variabilidade foi detectada entre os isolados, com os primers combinados observou-se 100% haplótipos distintos, com os SSR 98,79 % de haplotipos únicos e com os ISSR foram 83,13 % haplótipos diferentes. Em relação à composição genética com base no agrupamento Bayesiano, notou-se a presença de 21 prováveis grupos ancestrais para as localidades em estudo com os primers combinados, diferente do que ocorreu com o uso dos SSR e dos ISSR, em que foram encontrados 14 prováveis grupos ancestrais. O maior valor de Gst foi de 0,11 entre RN e MG para os SSR, já o Nm que indica o fluxo gênico foi alto entre todos os Estados. Em relação ao IA e rd, a hipótese de recombinação sexual foi aceita para algumas microrregiões no estudo. Contudo, não foi detectada nenhuma estruturação da população de acordo com os locais de coleta, sendo que o conhecimento sobre a distribuição da variabilidade genética de M. musicola irá auxiliar nas estratégias para o controle da doença. / Among the major diseases affecting banana is yellow Sigatoka, caused by Mycosphaerella musicola Leach. The objective was to study the genetic diversity and population structure of the fungus M. musicola, the main banana-producing regions. Additionally, we investigated the population structure is correlated with geographic origin. For this, we evaluated 83 isolates collected in the states of Bahia (BA), Rio Grande do Norte (RN) and Minas Gerais (MG) through SSR, ISSR and the combination of the two (SSR / ISSR). According to AMOVA analysis for the three most genetic variation occurred among haplotypes within municipalities, in which only the use of ISSR was not significant. High variability was detected among isolates, with primers combined observed distinct haplotypes 100%, with 98.79% of SSR haplotypes with unique and ISSR were 83.13% different haplotypes. Regarding the genetic composition based on Bayesian clustering was noted the presence of 21 probable ancestral groups for study sites with primers combinations, different from what occurred with the use of SSR and ISSR were found in which the presence of 14 probable ancestral groups. The highest Gst was 0.11 between RN and MG for SSR, already Nm indicating gene flow was high among all states. Compared to IA and rd, the hypothesis was accepted for sexual recombination in some micro study. However, it was not detected any structuring of the population according to the sampling sites, and the knowledge about the distribution of genetic variability of M. musicola will assist in strategies to control the disease. / Dissertação submetida ao Colegiado de Curso do Programa de Pós-Graduação em Recursos Genéticos Vegetais da Universidade Federal do Recôncavo da Bahia e Embrapa Mandioca e Fruticultura, como requisito para obtenção do Grau de Mestre em Recursos Genéticos Vegetais.

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A ferrugem da folha é a moléstia de maior importância econômica para a cultura da aveia e a resistência qualitativa, geralmente utilizada para o seu controle, apresenta pouca durabilidade. A utilização de resistência parcial, caracterizada pelo progresso lento da moléstia, tem sido reconhecida como alternativa para obtenção de genótipos com resistência mais durável. Os objetivos deste trabalho foram determinar o progresso da ferrugem, o controle genético da resistência, e identificar marcadores moleculares associados a essa resistência, em várias gerações e anos. Populações F2, F3, F4, F5 e F6 do cruzamento UFRGS7/UFRGS910906 (sucetível/parcialmente resistente) (1998, 1999 e 2000) e F2 do cruzamento UFRGS7/UFRGS922003 (1998), foram avaliadas a campo quanto à porcentagem de área foliar infectada, para determinar a área sob a curva do progresso da doença (ASCPD). Mapeamento molecular, com marcadores AFLP (amplified fragment length polymorphism), foi realizado em F2 e F6, do primeiro cruzamento, identificando marcadores associados à resistência quantitativa (“quantitative resistance loci” ou QRLs). Resultados de três anos evidenciaram alta influência do ambiente na expressão da resistência, apresentando, entretanto, variabilidade genética para resistência parcial nas populações segregantes. A distribuição de freqüências do caráter ASCPD nas linhas recombinantes F5 e F6 foi contínua, indicando a presença de vários genes de pequeno efeito em seu controle. Estimativas de herdabilidade variaram de moderada a alta. O mapa molecular F2 foi construído com 250 marcadores, em 37 grupos de ligação, e o mapa F6 com 86 marcadores em 17 grupos de ligação. Cinco QRLs foram identificados na F2 e três na F6. O QRL identificado na F6, pelo marcador PaaMtt340 apresentou consistência em dois ambientes.

A brusone, causada por Magnaporthe grisea, é a doença mais importante do arroz. Uma vez que, o uso de cultivares resistentes é o método mais efetivo para o controle da doença, a pesquisa visa a identificação de novos genes que confiram resistência mais durável. O objetivo deste trabalho foi a identificação de cultivares que contenham os genes de resistência Pi-1, Pi-2 e Pi-11 utilizando marcadores moleculares. RG64, um marcador RFLP baseado em PCR, foi utilizado para verificar a presença do gene Pi-2 em 250 cultivares de arroz. Trinta e três cultivares apresentaram o mesmo perfil eletroforético da linha-quaseisogênica (NIL) C101A51, que contém o gene Pi-2. Verificou-se que 28 cultivares foram resistentes aos isolados inoculados, indicando que RG64 possui alta eficiência para a seleção de cultivares que contêm o gene Pi-2. Três marcadores microssatélites (RM) foram utilizados para verificar a presença do gene Pi-1 em 104 cultivares de arroz. Trinta cultivares, analisadas com RM254, apresentaram o mesmo perfil da NIL C104LAC, que contém o gene Pi-1. Verificou-se que 19 cultivares foram resistentes aos isolados inoculados. Três marcadores microssatélites foram utilizados para verificar a presença do gene Pi-11 em 104 cultivares de arroz. Oito cultivares, analisadas com RM210, apresentaram o mesmo perfil da NIL IR1529, que contém o gene Pi-11, mas somente uma foi resistente. Com exceção do RM254, os demais marcadores microssatélites tiveram baixa eficiência de seleção de cultivares com o mesmo perfil das NILs. Estes resultados indicam que o uso de marcadores moleculares pode ser útil para acelerar o processo de lançamento de cultivares com resistência à brusone. No entanto, ainda é preciso aumentar a eficiência de seleção, através de marcadores microssatélites com localização cromossomal mais próxima dos genes Pi-1 e Pi- 11. Em um futuro próximo, isto poderá ser possível com a disponibilização de mapas moleculares de maior resolução.

O cerrado brasileiro é um dos biomas de maior riqueza e endemismo de plantas, mas com alto índice de desmatamento nas últimas décadas, o que resultou na fragmentação dos habtats e na ameaça de extinção de centenas de espécies vegetais. Dentre estas espécies ameaçadas está Anacardium humile, conhecida como cajuzinho-do-campo, uma planta caméfita de ampla distribuição pelo país, servindo de alimento para o homem e para alguns animais e apresentando propriedades medicinais. Estudos sobre a estrutura de populações de Anacardium humile são escassos na literatura, e seu entendimento é fundamental para a preservação e conservação da espécie. Dessa forma, o presente trabalho teve dois objetivos: 1) em duas fitofisionomias de cerrado distintas, estimar a abundância de ramets da espécie, seu padrão de distribuição espacial em macro e microescala, e a influencia da porcentagem de abertura do dossel na determinação deste padrão; 2) a construção de uma biblioteca genômica enriquecida de microssatélites para a espécie e o desenho de primers a partir desta biblioteca, a fim de isolar locos com potencial para uso como marcadores genéticos. Com relação ao primeiro objetivo, três parcelas de 0,5 ha, divididas em 200 subparcelas, foram instaladas (duas num fragmento de cerrado típico à cerradão e uma num fragmento de cerrado aberto), e todos os ramets da espécie foram amostrados por contagem, sendo discriminados os com e sem ataque de Contarinia sp. (Diptera: Cecidomyiidae). Fotografias foram tiradas do centro de cada parcela para determinar a porcentagem de abertura do dossel. A abundância de ramets foi maior nas áreas mais abertas, mas a incidência de ataque de Contarinia sp foi maior no fragmento mais fechado. As análises de macroescala (Índice de Dispersão) e de microescala (Autocorrelação Espacial) mostraram que os ramets da espécie apresentam padrão agregado em ambas as áreas, mas que essa agregação, em microescala, não está relacionada à porcentagem de abertura do dossel, embora haja diferenças significativas para este ultimo fator entre os grids, indicando que o padrão é devido à sua forma de vida. Já em relação ao segundo objetivo, a construção da biblioteca genômica enriquecida de microssatélites resultou em 180 clones, dos quais 84 foram seqüenciados, sendo detectadas 23 sequências contendo microssatélites, o que representa um enriquecimento da biblioteca de 27,38%. Foram desenhados 15 pares de primers dentre os 34 microssatélites obtidos, mas apenas 7 pares amplificaram. Destes, cinco pares foram visualizados em acrilamida, e um loco polimórfico foi observado. O número de clones obtidos está dentro do observado em estudos com outras espécies da família Anacardiaceae, mostrando a eficiência do protocolo. Problemas com a otimização de reagentes podem ter impedido a amplificação de alguns primers, uma vez que os procedimentos para o desenho dos mesmos foram adequados. Os resultados de polimorfismo são preliminares, devido ao número baixo de indivíduos avaliados. Ao menos um loco apresenta potencial como marcador genético. / Brazilian cerrado is one of the richest and plants endemism biomes, but with a high deforestation in the last decades, resulted in habitats fragmentation and extinction threat of hundreds of plant species. Among these threatened species is Anacardium humile, known as cajuzinho-do-campo, a camephyth plant with a wide distribution through the country, which serves as aliment to man and some animals and presents some medical properties. Studies about Anacardium humiles populations structure are very scarce in the literature, and its understanding is fundamental to the preservation and conservation of the species. Thus, the present work had two objectives: 1) in two distincts cerrado plant physiognomies, estimate the abundance of species ramets, its spatial distribution pattern in macro and microscale, and the influence of canopy openness percentage in the determination of this pattern; 2) construction of a genomic enriched library with microsatellites to the species and primers design from this library, to isolate loci with potential to be used as genetic markers. In relation to the first objective, three 0,5 ha quadrats, divided in 200 contiguous quadrats of 25 m2, were installed (two in a typical cerrado to cerradão fragment and one in an open cerrado fragment), and all species ramets were sampled by count, being differentiated in with and without Contarinia sp attack ((Diptera: Cecidomyiidae). Photographies of the center of each parcel were taken to determinate the percentage of canopys openness. The abundance of ramets were higher in the most opened areas, but the incidence of Contarinia sp attack were higher in the closest fragment. Macroscale (Dispersion Index) and microscale analysis (Spatial Autocorrelation) showed that species ramets present an aggregated pattern in both areas, but this aggregation is not related to the percentage of canopys openness, although there are significant differences to this last factor among the grids, indicating that pattern is due to its way of life. In relation to the second objective, the construction of genomic library enriched with microsatellites resulted in 180 clones, which 84 were sequenced, being detected 23 sequences containing microsatellites, representing a librarys enrichment of 27,38%. 15 primers pairs were designed among the 34 obtained microsatellites, but only 7 pairs amplified. From these, five pairs were visualized in acrylamide, and one polymorphic loco was observed. The number of obtained clones is in accordance with the observed in studies with another species from Anacardiaceae family, showing protocols efficiency. Problems with the optimization of reagents may have impeded the amplification of some primers, once that procedures to their design were suitable. Polymorphism results are preliminaries, due to low number of evaluated individuals. At least one loco presents potential as genetic marker.

Cerca de um terço das mudas de cana-de-açúcar, plantadas no Estado de São Paulo, tem sido produzida por micropropagação. Quando se pratica micropropagação pretende-se conservar a integridade genética da planta doadora de explante, visto que a finalidade desta técnica é a obtenção de muitos clones com características idênticas às da planta doadora. Porém, tem-se observado elevados níveis de instabilidade fenotípica em plantas micropropagadas, como na variedade RB83-5486. Neste, trabalho utilizou-se a técnica do RAPD com a finalidade de detectar a variação induzida pela cultura de tecidos em cana-de-açúcar. Foram analisadas 48 plantas propagadas via colmos e 48 plantas micropropagadas (via cultura de meristema) da variedade RB83-5486. Calculou-se a taxa de polimorfismo a partir de 98 locos, sendo constatado um aumento do polimorfismo de 1,02% para 7,14%, com incremento de cerca de sete vezes na taxa de polimorfismo. Posteriormente, foram analisadas 50 plantas no campo, provenientes de dez meristemas nas cinco fases de repicagens, e 30 plantas in vitro provenientes de 5 meristemas nas seis fases de repicagens, em duas variedades. Encontrou-se taxas de polimorfismo variáveis em todas as fases do cultivo in vitro. E a variedade RB83-5486 mostrou ter um comportamento in vitro mais instável quando comparada com a variedade SP80-185. / Approximately a third part of sugar cane plants in São Paulo State has been produced by micropropagation. As far as micropropagation is concerned, it is desirable to preserve genetic integrity of the explant donor plant, since the aim of this technique is to obtain many clones with characteristics identical to the donor plant. However, high levels of phenotypic instability has been observed in micropropagated plants, such as variety RB83-5486. In the present work, RADP technique was employed in order to detect tissue culture-induced variations in sugar cane. Forty-eight plants propagated via stem and forty-eight micropropagated plants (via meristem culture) from variety RB83-5486 were analised. The polymorphism rate was calculated from ninety-eight loci and an increase from 1,02% to 7,14% was observed, representing approximately a sevenfold higher polymorphism rate. Fifty field-grown plants, from ten meristems at each one of the five subcultivation stages, and thirty in vitro plants from five meristems at each one of the six subcultivation stages, from two varieties were analysed. Different polymorphism rates were found at every in vitro cultivation phase. Concerning to the multiplication phase, we found variable polymorphism rates. Variety RB83- 5486 appeared to have a more unstable in vitro behavior than variety SP80-185.

A identificação de leveduras por métodos moleculares e bioquímicos teve um grande impacto na sistemática e, devido aos resultados recentes este grupo sofreu alterações taxonômicas. A linhagem de levedura IZ-987 tem sido utilizada na fermentação de caldo de cana-de-açúcar para a obtenção de aguardente no Departamento de Agroindústria, Alimentos e Nutrição da ESALQ/USP. Esta linhagem, catalogada como Saccharomyces cerevisiae, não produz H2S durante o processo fermentativo e apresenta a capacidade de flocular em fermentação. A análise anterior de diversidade genética por marcadores de RAPD demonstrou existir um distanciamento elevado entre esta linhagem e S. cerevisiae. O presente trabalho teve então por objetivo avaliar a diversidade genética entre a linhagem IZ-987, e as linhagens PE-2 e IZ-259 utilizadas como leveduras padrões pertencentes à espécie Saccharomyces cerevisiae e a levedura CR-1 como padrão de Saccharomyces bayanus, por meio das características morfológicas, fisiológicas e bioquímicas, e também por meio de marcadores de RAPD, cariotipagem e análise da seqüência das regiões ITS1 e ITS2 (Internal Transcript Subunit). Os métodos mostraram-se eficientes na diferenciação das linhagens, pois as limitações de um método puderam ser complementadas por outro. A análise morfológica mostrou que a linhagem IZ-987 não apresenta similaridade com as linhagens padrões. Os testes fisiológicos e bioquímicos apresentaram maior similaridade entre as linhagens em estudo não sendo suficiente para identificar com segurança o gênero e a espécie. As análises de diversidade genética por marcadores de RAPD e cariotipagem demonstraram que existe um distanciamento elevado entre IZ-987 e os padrões de S. cerevisiae. A análise da seqüência das regiões ITS1 e ITS2 (incluindo a subunidade 5,8 S do RNA ribossomal) da linhagem IZ-987, mostrou similaridade (>96%) com a espécie Pichia anomala. / Identification of yeast by biochemical and molecular method has changed the systematic of this group. The strain IZ-987 has been used in Department of Agroindustry, Food and Nutrition, ESALQ/USP, Piracicaba/SP for alcohol production from sugarcane. This strain, which flocculates and is not able to produce H2S during fermentation, was previously identified by classical methodology as Saccharomyces cerevisiae. In previous work, RAPD analysis showed a low level of similarity between the IZ-987 and other of S. cerevisiae strains. The aim of the present work was to examines the genetic variability among the IZ-987 strain, S. cerevisae (IZ-259 and PE-2 strains) and S. bayanus (strain CR-1) by nutritional requirements, biochemical, physiological and morphological traits as well as RAPD markers. ITS (Internal Transcript Subunit) sequencing was used in further characterization of the IZ-987 strain. The methodologies used in the present analysis were able to distinguish the strains, since that the limitation observed in one was complemented by other technique. The morphological and molecular analysis distinguished the IZ-987 strain from those of Saccharomyces genera. However, physiological and biochemical evaluation show similarity among the evaluated strains. Therefore, the results were not able to define the specie or genera of the IZ-987 strain. The sequencing of ITS-1, ITS-2 and 5.8S rDNA of the IZ-987 strain and analysis by BLASTn (http://www.ncbi.nlm.nih.gov) showed similarity (>96%) of this strain with Pichia anomala.

Orientador: Otto Bismarck Fazzano Gadig / Resumo: As espécies Carcharhinus falciformis e Carcharhinus signatus, são tubarões oceânicopelágicos, caracterizados por habitarem o ambiente epipelágico de águas quentes e temperados de todo o mundo. Devido ao alto valor da suas nadadeiras, estas espécies são demasiadamente capturadas pela pesca de espinhel pelágico, direcionado para a captura de atuns e espadarte. Em decorrência dessa severa pressão pesqueira, estima-se que estas espécies tiveram reduções populacionais em torno de 75%, e estão atualmente listadas como próximo de ameaçada (C. falciformis) e vulnerável (C. signatus) na lista vermelha da Internation union for Conservation of Nature (IUCN). Por serem espécies migratórias e por habitarem águas internacionais, as ações de conservação exigem esforços conjuntos de vários países, tarefa que no Oceano Atlântico compete à International Commission for the Conservation of Atlantic Tunas – ICCAT. A presente tese avaliou os aspectos genéticos populacionais e filogeográficos de ambas espécies, utilizando marcadores moleculares mitocondriais (C. falciformis e C. signatus) e microssatélites (C. signatus). Especificamente, foram avaliados os níveis de diversidade genética, testada a hipótese nula de panmixia e inferidos os cenários filogeográficos responsáveis pelas relações filogenéticas intraespecíficas, e aspectos demográficos populacionais. Além disso, a diversidade genética da subclasse elasmobrânquios foi avaliada e discutida a sua utilização nas avaliações do ... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The shark species, Carcharhinus falciformis and Carcharhinus signatus, are oceanic-pelagic species that inhabit tropical, subtropical and temperate waters worldwide. The high value of their fins associated with the by-catch these species by longline fisheries, which targeting tuna and swordfish, has led to a population reduction around 75%. Currently, these species are listed on the IUCN Red list as Near Threatened (C. falciformis) and Vulnerable (C. signatus). Due to their high vagility and migratory behavior, inhabiting internation waters, management and conservation plans require joint efforts from the many country, a task that in the Atlantic Ocean is entrusted to the International Commission for the Conservation of Atlantic Tunas – ICCAT. This Thesis assessed the main aspects of population genetics and phylogeography in both species. Using mitochondrial marker (C. falciformis and C. signatus) and nine loci microsatellites (C. signatus). Especifically, the levels of genetic diversity were assessed, panmixia null hypothesis was tested and the phylogeography scenarios responsible for intraspecific phylogenetic relationships and populations demography were inferred. Furthermore, the genetic diversity of subclass Elamosbranchii and its usefullness to assess conservation policies were discussed. The overall genetic diversity at CR mtDNA in both species was high (h = 0.88±0.012 and π = 0.005±0.003 – C. falciformis; h = 0.74±0.027 and π = 0.0034±0.0019 – C. signatus). However, C... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

O estudo de fungos endofíticos tem sido intensificado nos últimos anos e abrange principalmente a descrição de novas espécies, o potencial de utilização no controle biológico de fitopatógenos e a produção de metabólitos secundários com atividades biológicas diversas. No entanto, a interação e a possível função destes organismos em plantas de clima tropical são pobremente estudadas e pouco compreendidas. A cana-de-açúcar é uma das principais culturas do Brasil e nos últimos anos está recebendo especial atenção devido à produção de etanol para uso como biocombustível. Um grande avanço no conhecimento das comunidades microbianas endofíticas desta planta tem sido alcançado, abrindo a possibilidade de estudo sobre as funções destes organismos na interação endofítica, bem como de seu potencial biotecnológico. Uma espécie que coloniza consistentemente os tecidos de cana-de-açúcar é o fungo Epicoccum nigrum. Este fungo é conhecido por sua atividade de biocontrole de fitopatógenos e por apresentar metabolismo secundário altamente desenvolvido e diverso. Nesse contexto, este trabalho teve por objetivos: 1) estudar a diversidade genética de isolados endofíticos de Epicoccum de cana-de-açúcar e de outros hospedeiros; 2) desenvolver um sistema de transferência de genes repórteres, visando à análise da interação in vitro e in vivo com cana-deaçúcar; 3) avaliar a atividade antimicrobiana in vitro de isolados endofíticos de Epicoccum contra diferentes fitopatógenos e patógenos humanos; 4) obter mutantes insercionais com atividade antimicrobiana ausente, visando à identificação de genes envolvidos no metabolismo secundário. O trabalho foi iniciado com o isolamento de Epicoccum de cana-de-açúcar. A análise por meio de abordagem polifásica resultou na separação dos isolados em dois taxa distintos (Grupo 1, E. nigrum; Grupo 2, Epicoccum sp.), demonstrando que a classificação de E. nigrum como uma única espécie variável deve ser reavaliada. A seguir, transformantes resistentes a higromicina B e expressando GFP foram obtidos por meio de transferência gênica mediada por A. tumefaciens. Ensaios de colonização de cana-de-açúcar in vitro e in vivo com a linhagem selvagem e transformada demonstraram a natureza não patogênica das linhagens e que E. nigrum é capaz de colonizar endofiticamente e persistir nas folhas desta planta. A análise da atividade antimicrobiana revelou extensa variação fisiológica, a qual foi correlacionada com a variabilidade genética dos isolados. Uma biblioteca de agrotransformantes de E. nigrum e Epicoccum sp. foi caracterizada quanto à perda da atividade antimicrobiana. A análise das seqüências flanqueadoras do T-DNA obtidas por TAIL-PCR a partir dos mutantes revelou que a inserção ocorreu em diferentes locais do genoma, muitos com elevada similaridade com proteínas hipotéticas de fungos, algumas sem função conhecida, e outras contendo domínios conservados envolvidos em diferentes funções celulares, como regulação da expressão gênica, transporte, obtenção de energia e outras funções enzimáticas. A análise do extrato orgânico por meio de bioautografia revelou a perda da atividade antimicrobiana de alguns mutantes insercionais, em comparação ao extrato da linhagem selvagem. O grande número de mutantes obtidos e caracterizados constitui uma ferramenta importante para o estudo molecular do metabolismo secundário deste fungo endofítico, auxiliando o entendimento da biossíntese de diversos compostos com estruturas complexas produzidos por esta espécie. / The study of endophytic fungi has increased in last few years and includes mainly the description of new species, biological control and production of compounds with biological activity. However, due the fact that few studies have been done, the role of these microorganisms inside the host plant from tropical areas is poorly understood. Sugarcane is one of the most important crop in Brazil, mainly due the biofuel production. Therefore, studies have been done to better understanding the role of endophytic microbial diversity inside the sugarcane plants, allowing the possibility to use this interaction in sugarcane production and also find endophytic isolates with biotechnological potential. Previous studies have shown that an important sugarcane endophytic fungus is Epicoccum nigrum, which species has been associated to biological control of many phytopathogens and also production of different secondary metabolites. In this way, the aims of the present study were to 1) study the genetic diversity of sugarcane endophytic Epicoccum; 2) develop a genetic transformation system for Epicoccum spp., allowing the in vitro and in vivo study of the interaction with sugarcane; 3) evaluate the in vitro antimicrobial activity of Epicoccum; 4) obtain mutants defective to antimicrobial activity and identification of genes associated to this activity. The polyphasic approach indicated that the evaluated Epicoccum population present two different genotypes (Group 1: E. nigrum and Group 2: Epicoccum sp.), suggesting that the classification of E. nigrum in only one species should be revised. Mutants resistant to hygromicin B and expressing GFP gene were obtained by transformation with Agrobacterium tumefaciens. In vitro and in vivo sugarcane colonization showed that the Epicoccum isolates and mutants were able to settling endophytically inside sugarcane without induce disease symptoms, and live up to leaves. The results shown that the antimicrobial activity was related to genetic variability, and this activity was better characterized by analysis of a obtained mutant library of E. nigrum and Epicoccum sp. The TAIL-PCR analysis revealed that the T-DNA introduced into the mutants was inserted in different regions of the fungi genome, truncating different genes those coding fungi hypothetical proteins, conserved domain associated to cellular function, such as genetic regulation, energy obtaining and others enzymatic activity. The analysis by bioautography indicated that some mutants lose the antimicrobial activity, allowing the correlation between the truncated genes and antimicrobial compound production. The evaluation of this mutant library showed that different genes are associated to antimicrobial compound production and may be an important tools to study the secondary metabolism in this endophytic fungus, allowing the understanding of biochemical pathway associated to biosynthesis of complex molecules produced by this fungus.

O estudo de fungos endofíticos tem sido intensificado nos últimos anos e abrange principalmente a descrição de novas espécies, o potencial de utilização no controle biológico de fitopatógenos e a produção de metabólitos secundários com atividades biológicas diversas. No entanto, a interação e a possível função destes organismos em plantas de clima tropical são pobremente estudadas e pouco compreendidas. A cana-de-açúcar é uma das principais culturas do Brasil e nos últimos anos está recebendo especial atenção devido à produção de etanol para uso como biocombustível. Um grande avanço no conhecimento das comunidades microbianas endofíticas desta planta tem sido alcançado, abrindo a possibilidade de estudo sobre as funções destes organismos na interação endofítica, bem como de seu potencial biotecnológico. Uma espécie que coloniza consistentemente os tecidos de cana-de-açúcar é o fungo Epicoccum nigrum. Este fungo é conhecido por sua atividade de biocontrole de fitopatógenos e por apresentar metabolismo secundário altamente desenvolvido e diverso. Nesse contexto, este trabalho teve por objetivos: 1) estudar a diversidade genética de isolados endofíticos de Epicoccum de cana-de-açúcar e de outros hospedeiros; 2) desenvolver um sistema de transferência de genes repórteres, visando à análise da interação in vitro e in vivo com cana-deaçúcar; 3) avaliar a atividade antimicrobiana in vitro de isolados endofíticos de Epicoccum contra diferentes fitopatógenos e patógenos humanos; 4) obter mutantes insercionais com atividade antimicrobiana ausente, visando à identificação de genes envolvidos no metabolismo secundário. O trabalho foi iniciado com o isolamento de Epicoccum de cana-de-açúcar. A análise por meio de abordagem polifásica resultou na separação dos isolados em dois taxa distintos (Grupo 1, E. nigrum; Grupo 2, Epicoccum sp.), demonstrando que a classificação de E. nigrum como uma única espécie variável deve ser reavaliada. A seguir, transformantes resistentes a higromicina B e expressando GFP foram obtidos por meio de transferência gênica mediada por A. tumefaciens. Ensaios de colonização de cana-de-açúcar in vitro e in vivo com a linhagem selvagem e transformada demonstraram a natureza não patogênica das linhagens e que E. nigrum é capaz de colonizar endofiticamente e persistir nas folhas desta planta. A análise da atividade antimicrobiana revelou extensa variação fisiológica, a qual foi correlacionada com a variabilidade genética dos isolados. Uma biblioteca de agrotransformantes de E. nigrum e Epicoccum sp. foi caracterizada quanto à perda da atividade antimicrobiana. A análise das seqüências flanqueadoras do T-DNA obtidas por TAIL-PCR a partir dos mutantes revelou que a inserção ocorreu em diferentes locais do genoma, muitos com elevada similaridade com proteínas hipotéticas de fungos, algumas sem função conhecida, e outras contendo domínios conservados envolvidos em diferentes funções celulares, como regulação da expressão gênica, transporte, obtenção de energia e outras funções enzimáticas. A análise do extrato orgânico por meio de bioautografia revelou a perda da atividade antimicrobiana de alguns mutantes insercionais, em comparação ao extrato da linhagem selvagem. O grande número de mutantes obtidos e caracterizados constitui uma ferramenta importante para o estudo molecular do metabolismo secundário deste fungo endofítico, auxiliando o entendimento da biossíntese de diversos compostos com estruturas complexas produzidos por esta espécie. / The study of endophytic fungi has increased in last few years and includes mainly the description of new species, biological control and production of compounds with biological activity. However, due the fact that few studies have been done, the role of these microorganisms inside the host plant from tropical areas is poorly understood. Sugarcane is one of the most important crop in Brazil, mainly due the biofuel production. Therefore, studies have been done to better understanding the role of endophytic microbial diversity inside the sugarcane plants, allowing the possibility to use this interaction in sugarcane production and also find endophytic isolates with biotechnological potential. Previous studies have shown that an important sugarcane endophytic fungus is Epicoccum nigrum, which species has been associated to biological control of many phytopathogens and also production of different secondary metabolites. In this way, the aims of the present study were to 1) study the genetic diversity of sugarcane endophytic Epicoccum; 2) develop a genetic transformation system for Epicoccum spp., allowing the in vitro and in vivo study of the interaction with sugarcane; 3) evaluate the in vitro antimicrobial activity of Epicoccum; 4) obtain mutants defective to antimicrobial activity and identification of genes associated to this activity. The polyphasic approach indicated that the evaluated Epicoccum population present two different genotypes (Group 1: E. nigrum and Group 2: Epicoccum sp.), suggesting that the classification of E. nigrum in only one species should be revised. Mutants resistant to hygromicin B and expressing GFP gene were obtained by transformation with Agrobacterium tumefaciens. In vitro and in vivo sugarcane colonization showed that the Epicoccum isolates and mutants were able to settling endophytically inside sugarcane without induce disease symptoms, and live up to leaves. The results shown that the antimicrobial activity was related to genetic variability, and this activity was better characterized by analysis of a obtained mutant library of E. nigrum and Epicoccum sp. The TAIL-PCR analysis revealed that the T-DNA introduced into the mutants was inserted in different regions of the fungi genome, truncating different genes those coding fungi hypothetical proteins, conserved domain associated to cellular function, such as genetic regulation, energy obtaining and others enzymatic activity. The analysis by bioautography indicated that some mutants lose the antimicrobial activity, allowing the correlation between the truncated genes and antimicrobial compound production. The evaluation of this mutant library showed that different genes are associated to antimicrobial compound production and may be an important tools to study the secondary metabolism in this endophytic fungus, allowing the understanding of biochemical pathway associated to biosynthesis of complex molecules produced by this fungus.