Dissertações/Teses

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2024
Dissertações
1
  • LUCAS SANTOS BASTOS
  • "Análise transcritômica da resposta ao “cross-stress” em Musa acuminata durante déficit hídrico e infecção pelo nematoide das galhas Meloidogyne incognita."

  • Orientador : ROBERT NEIL GERARD MILLER
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ROBERT NEIL GERARD MILLER
  • MARISA ALVARES DA SILVA VELLOSO FERREIRA
  • RICARDO HENRIQUE KRUGER
  • Andressa da Cunha Quintana Martins
  • Data: 01/04/2024

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  • A cultura da banana (Musa spp.) é uma das frutas mais consumidas no mundo e está sujeita a estresses abióticos e bióticos. A seca e nematoides são um problema em grandes áreas produtoras, principalmente devido a suscetibilidade das cultivares comerciais que estão sujeitas ao estresse hídrico e a infecção pelo endoparasita formador de galhas radiculares Meloidogyne incognita. Embora um número limitado de estudos tem sido voltados para compreender a resposta do hospedeiro a esses estresses individualmente, há falta de pesquisa sobre as respostas ao estresses abiótico e biótico combinados. Portanto, o objetivo do presente trabalho foi caracterizar o transcritôma das raízes da cultivar tolerante a seca Musa acuminata genótipo G-75 em resposta à seca, infecção por M. incognita e a combinação de ambos os estresses “cross-stress”. O RNA total das raízes da cultivar G-075 foi extraído 21 dias após a inoculação com juvenis J2 de M. incognita, após o estresse hídrico, “cross-stress” e de plantas controle não desafiados. A análise fisiológica das plantas revelou estresse hídrico moderado após 14 dias de privação de água, com estresse hídrico severo após 21 dias. Bibliotecas de cDNA representando esse último ponto temporal foram sequenciadas usando a tecnologia Illumina Novaseq 6000 S4. Sequências de alta qualidade foram mapeadas no genoma de referência de M. acuminata spp. malaccensis var. Pahang (versão 4), permitindo a identificação e classificação de genes diferencialmente expressos (DEGs) nos tecidos das raízes parasitadas pelo nematoide, estresse hídrico e ao “cross-stress”, em comparação com a expressão gênica em plantas não estressadas. O sequenciamento gerou um total de 359.425.623 sequências paired-end, com 287.982.958 sequencias mapeadas no genoma de referência. Estas representam um total de 34.317 genes, com 5.090 DEGs identificados entre todos os tratamentos, em comparação com os controles não desafiados. Um total de 573 DEGs foram identificados nas bibliotecas de plantas infectadas por nematoides, em relação aos controles não inoculados. A análise de enriquecimento revelou termos GO sobrerepresentados relacionados à atividade catalítica, atividade oxidoredutase, ligação a carboidratos e ligação a ácidos nucleicos. Em resposta à seca, um total de 2.834 DEGs foram identificados, com termos GO sobrerepresentados incluindo resposta a estímulos, atividade catalítica e ligação a ácidos nucleicos. Em resposta ao cross-stress, um total de 1.683 DEGs foram identificados, dos quais 241 genes eram comuns a todos os estresses. Nessa condição, as categorias GO enriquecidas compreendiam resposta a estímulos, atividade catalítica, atividade oxidoredutase e ligação a ácidos nucleicos. Os genes candidatos regulados positivamente para cada estresse foram validados via RTqPCR para confirmar a tendencia do RNA-seq. Em respostas a M. incognita, genes que codificam NLRs, RLKs, transportadores ABC, bem como, genes envolvidos na produção de calose, vias de auxina, ácido abcisico (ABA) e ácido jasmonico foram regulados positivamente, para o estresse hídrico e o crossstress, DEGs regulados positivamente incluíram aqueles envolvidos em resposta a frio, salinidade, temperatura e lesões, bem como estresse oxidativo, vias de ABA, auxina e etileno. A análise das raízes de uma cultivar tolerante a seca desafiada com a infecção por M. incognita aprimora a compreensão de como a planta responde aos estreses bióticos, abióticos e a combinação deles, fornecendo genes candidatos para o melhoramento genético em Musa para tolerância a múltiplos estresses.


  • Mostrar Abstract
  • The banana crop (Musa spp.) is one of the most consumed fruits globally and is subject to both abiotic and biotic stresses. Drought and nematodes pose challenges in many producing areas, primarily due to the susceptibility of commercial cultivars to water stress and infection by the endoparasite root-knot nematode, Meloidogyne incognita. Although limited number of studies have been conducted to understand the host response to these stresses individually, there has been a lack of research on the response to combined abiotic and biotic cross stress. Therefore, the aim of this study is was characterize the root transcriptome from improved droght tolerant Musa acuminata genotype G-75 in response to drought, M. incognita infection, and the combination of both abiotic and biotic stresses “cross-stress”. Total RNA from G-075 cultivar roots was extracted 21 days after separate inoculation with M. incognita J2 juveniles, after drought stress, after "cross-stress”, and from unchallenged control plants. Physiological analysis of plants revealed moderate drought stress after 14 dyas of water deprivation, with severe drought stress after 21 days. cDNA libraris representing this later time point were sequenced using Illumina Novaseq 6000 S4 technology. High-quality sequences were mapped to the reference genome of M. acuminata spp. malaccensis var. Pahang (version 4), enabling identification and classification of differentially expressed genes (DEGs) from root tissues following nematode parasitism, water stress, and cross-stress, all in comparison to gene expression non-stressed controls. Sequencing generated a total of 359,425,623 paired-end sequences, with 287,982,958 mapped to the reference genome. These represente a total of 34,317 genes, with 5.090 DEGs identified among all treatments, in comparison to non-challenged controls. A total of 573 DEGs were identified in nematoid-infected libraries, in relation to non-inoculated controls. Enrichment analysis revealed over-represented GO terms related to catalytic activity, oxidoreductase activity, carbohydrate binding, and nucleic acid binding. In response to drought, a total of 2,834 DEGs were identified, with overrepresented GO terms comprising response to stimulus, catalytic activity and nucleic acid binding. In response to the cross-stress, a total of 1,683 DEGs were identified, of which 241 genes were common to all stresses. Here, enriched GO categories comprised response to stimulus, catalytic activity, oxidoreductase activity and nucleic acid binding. Positively regulated candidate genes for each stress were validated through RT-qPCR to confirm the RNA-seq trend. In response to M. incognita, genes encoding NLRs, RLKs, ABC transporters, as well genes involved in callose production, auxin pathways, abscisic acid (ABA), and jasmonic acid were upregulated. For water stress and cross-stress, up-regulated DEGs included those involved in responses to cold, salinity, temperature, and injuries, as well as oxidative stress, ABA, auxin, and ethylene pathways. The analysis of roots from a drought-tolerant cultivar challenged with M. incognita infection enhances our understanding of how the plant responds to biotic, abiotic and combined stresses, providing candidate genes for genetic improvement in Musa for tolerance to multiple stresses.

2
  • Helena Beatriz da Silva Mota
  • "Identificação de um novo Emaravirus em Urochloa (Sin Brachiaria) híbrida por sequenciamento de alto rendimento e análise genômica do vírus".

  • Orientador : TATSUYA NAGATA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ERICH YUKIO TEMPEL NAKASU
  • MARILIA SANTOS SILVA PATRIOTA
  • RITA DE CASSIA PEREIRA CARVALHO
  • TATSUYA NAGATA
  • Data: 05/04/2024

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  • O Brasil é o 2º maior produtor de carne bovina do mundo, e o sistema de produção de carne brasileiro é o extensivo, caracterizado pela criação do animal solto em uma grande área de pastagem durante a maior parte da engorda do animal. As forrageiras tropicais são as mais plantadas para esta finalidade, sendo as gramíneas do gênero Urochloa (Sin. Brachiaria) as mais utilizadas. Apesar da escassez de dados na literatura sobre infecções virais em forrageiras, sabe-se que atualmente estas plantas têm sido afetadas por estes patógenos, os quais contribuem para a redução da qualidade do pasto, e nem sempre estes são identificados, dificultando o estabelecimento de medidas específicas para diagnóstico e manejo adequado. O sequenciamento de alto rendimento (HTS) tem sido crucial para a identificação de novas espécies virais devido a quantidade significativa de dados gerados. Assim, o objetivo deste trabalho foi detectar uma nova espécie viral infectando planta forrageira, utilizando a tecnologia de sequenciamento de alto rendimento. Um novo emaravírus for descoberto por HTS em uma cultivar comercial híbrida entre Urochloa ruziziensis, U. decumbens e U. brizantha. A sequência do genoma foi confirmada por sequenciamento Sanger e compreende cinco segmentos de RNA senso negativo, sendo que RNA1 apresentou 6.867 nucleotídeos, que codificam uma proteína RNA polimerase dependente de RNA (RdRp) de 2.289 aminoácidos. O RNA2 apresentou 2.043 nt, que codificam uma glicoproteína (G) de 681 aa. O RNA3 apresentou 981 nt, que codificam uma proteína do nucleocapsídeo (NC) de 327 aa. O RNA4 apresentou 1.041 nt, que codificam uma proteína de movimento de 374 aa. O RNA5 apresentou 1.008 nt, que codificam uma proteína supressora de silenciamento gênico. A análise filogenética, com base nas sequências de aminoácidos previstas da RdRp e G, mostrou-se 33,9% mais próxima de Emaravirus tritici, enquanto que a análise com base nas sequências de aminoácidos de NC revelou estar distantemente próximo de quinze espécies diferentes, sendo elas E. vitis, E. sorbi, E. actinidiae, E. syringae, E. cercidis, E. cajani, E. aceris, E. populi, E. pistaciae, E. rubi, E. rosae, E. fraxini, E. kiwii, E. toordali, e E. fici. Esses dados sugerem que o vírus encontrado é membro de uma nova espécie no gênero Emaravirus, para o qual o nome binomial Emaravirus brachiariae é proposto.


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  • Brazil is the second-largest producer of beef in the world, and the Brazilian beef production system is extensive, characterized by free-range animal grazing in large pasture areas during a significant portion of the animal's fattening period. Tropical forages, particularly grasses of the Urochloa genus (syn. Brachiaria), are commonly planted for this purpose. Despite limited literature on viral infections in forages, it is known that these plants are currently affected by such pathogens. These infections contribute to a decline in pasture quality, and the identification of these pathogens is not always straightforward, making it challenging to establish specific measures for diagnosis and proper management. High-throughput sequencing (HTS) has been crucial in identifying new viral species due to the substantial amount of data generated. Therefore, the aim of this study was to detect a new viral species infecting forage plants using high-throughput sequencing. A novel emaravirus was discovered through HTS in a commercial hybrid cultivar derived from Urochloa ruziziensis, U. decumbens, and U. brizantha. A genome sequence was confirmed through Sanger sequencing and comprises five segments of negative-sense RNA. RNA1 consists of 6,867 nucleotides, encoding a RNA-dependent RNA polymerase (RdRp) protein of 2,289 amino acids. RNA2 consists of 2,043 nt, encoding a glycoprotein (G) of 681 aa. RNA3 consists of 981 nt, encoding a nucleocapsid protein (NC) of 327 aa. RNA4 consists of 1,041 nt, encoding a movement protein of 374 aa. RNA5 consists of 1,008 nt, encoding a gene silencing suppressor protein. Phylogenetic analysis based on predicted amino acid sequences of RdRp and G showed a 33.9% closeness to Emaravirus tritici, while analysis based on amino acid sequences of NC revealed a distant relationship to fifteen different species, namely E. vitis, E. sorbi, E. actinidiae, E. syringae, E. cercidis, E. cajani, E. aceris, E. populi, E. pistaciae, E. rubi, E. rosae, E. fraxini, E. kiwii, E. toordali, and E. fici. These data suggest that the discovered virus is a member of a new species in the genus Emaravirus, for which the binomial name Emaravirus brachiariae is proposed.

3
  • ALICE MARIA SILVA DE CARVALHO
  • "Desenvolvimento de reação isotérmica do tipo LAMP usando genômica comparativa para a detecção do patógeno bacteriano Erwinia psidii".

  • Orientador : MAURICIO ROSSATO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANGELA MEHTA DOS REIS
  • Adriane Wendland Ferreira
  • MAURICIO ROSSATO
  • THAIS RIBEIRO SANTIAGO
  • Data: 09/05/2024

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  • A seca dos ponteiros, doença bacteriana causada por Erwinia psidii, é considerada uma importante doença da cultura da goiabeira (Psidium guajava L.) e do eucalipto (Eucalyptus spp.), chegando a causar entre 30 e 85% de perdas, é um dos principais fatores limitantes da produção. Uma vez que a principal forma de disseminação da doença é através de material vegetal propagativo assintomático, métodos sensíveis, rápidos e acurados para a detecção do patógeno em plantas assintomáticas são necessários para a diagnose precoce. Assim, o objetivo deste trabalho consiste no desenvolvimento de um ensaio de detecção molecular de amplificação isotérmica (LAMP) para detecção de Erwinia psidii na cultura da goiaba e do eucalipto. Em busca de regiões genômicas exclusivas para E. psidii, foi realizada a análise de genômica comparativa com o software RUCS, comparando as sequências do alvo juntamente com as regiões de diversos agentes fitopatogênicos que acometem as culturas da goiaba e do eucalipto. Das 842 regiões exclusivas, somente as cinco com maior potencial foram usadas para o desenho de conjuntos de primers. Além dessas, a região recA, anteriormente usada para o desenvolvimento de primers específicos para PCR convencional e qPCR, também foi selecionada. Os sete conjuntos de primers foram desenhados na plataforma NEB® LAMP Primer Design Tool. A verificação de compatibilidade dos primers foi realizada utilizando o isolado tipo IBSBF435, onde foram avaliadas duas temperaturas (60 e 65 ºC) e seis intervalos de tempo (30, 40, 50, 55, 60 e 75 minutos). A temperatura de 65 ºC, com mudança de cor para quatro dos sete conjuntos, a partir de 50 minutos. Em seguida, foi realizado um ensaio para examinar a proporção entre primers internos e externos para aprimorar o LAMP. A proporção 8:1 (mais diluído) foi capaz de resultar em amplificação três dos quatro conjuntos, enquanto na concentração de 4:1, todos os quatro conjuntos foram capazes de amplificação. A sensibilidade do conjunto de primers mais promissor (Ep19) foi testada com sete diluições do DNA extraído do isolado tipo, entre 10 e 1x10-4 ng.µL-1 . O ensaio alcançou a sensibilidade para detectar até 1x10-3 ng.µL-1 .


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  • The bacterial disease known as "dieback," caused by Erwinia psidii, is considered a significant threat to both guava (Psidium guajava L.) and eucalyptus (Eucalyptus spp.) crops, causing losses ranging from 30 to 85%. It is one of the main limiting factors in production. Since the primary mode of disease transmission is through asymptomatic propagative plant material, sensitive, rapid, and accurate methods for detecting the pathogen in asymptomatic plants are necessary for early diagnosis. Therefore, the objective of this study is to develop a molecular detection assay using Loop-Mediated Isothermal Amplification (LAMP) for the detection of Erwinia psidii in guava and eucalyptus crops. Comparative genomic analysis using the RUCS software was conducted to identify unique genomic regions specific to E. psidii, comparing target sequences with regions of various phytopathogenic agents affecting guava and eucalyptus crops. Among the 842 unique regions identified, only the top five with the highest potential were used for primer set design. Additionally, the recA region, previously used for developing specific primers for conventional PCR and qPCR, was also selected. Seven primer sets were designed using the NEB® LAMP Primer Design Tool. Primer compatibility verification was performed using the IBSBF435 isolate, evaluating two temperatures (60 and 65 ºC) and six time intervals (30, 40, 50, 55, 60, and 75 minutes). At 65 ºC, color change occurred for four out of the seven primer sets after 50 minutes. Subsequently, an assay was conducted to examine the ratio between internal and external primers to optimize LAMP. The ratio of 8:1 (more diluted) resulted in amplification of three out of the four primer sets, while at a ratio of 4:1, all four primer sets were able to amplify. The sensitivity of the most promising primer set (Ep19) was tested with seven dilutions of DNA extracted from the isolate, ranging from 10 to 1x10-4 ng.µL-1 . The assay achieved sensitivity to detect up to 1x10-3 ng.µL-1

Teses
1
  • Izaias Araujo de Oliveira
  • "Análise metagenômica-biológica da diversidade de vírus da família Geminiviridae e de agentes subvirais em cultivares de tomateiro suscetíveis e tolerantes (Ty-1/Ty-3) em diferentes regiões brasileiras".

  • Orientador : RITA DE CASSIA PEREIRA CARVALHO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • RITA DE CASSIA PEREIRA CARVALHO
  • DANIEL MENDES PEREIRA ARDISSON DE ARAUJO
  • LUCELIA CABRAL
  • MARILIA SANTOS SILVA PATRIOTA
  • MIRTES FREITAS LIMA
  • Data: 29/02/2024

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  • A cultura do tomateiro (Solanum lycopersicum L.) possui grande importância para agricultura nacional e internacional. Diversas viroses podem acometer a cultura causando impactos consideráveis. Dentre os vírus que infectam o tomateiro, as espécies classificadas no gênero Begomovirus (família Geminiviridae) merecem destaque. Os begomovírus possuem um genoma de DNA circular fita simples que pode ser monopartido ou bipartido e são separados em dois grupos: begomovírus do Velho Mundo e do Novo Mundo. A transmissão dos begomovírus ocorre por meio de um complexo de espécies crípticas de Bemisia tabaci (Aleyrodidae, Hemiptera) predominando B. tabaci Middle East Asia Minor 1 – MEAM 1 (= biótipo B) e B. tabaci Mediterranean – MED (= biótipo Q). A gama de plantas hospedeiras dos begomovírus é ampla, incluindo dicotiledôneas cultivadas e não cultivadas. Há uma grande diversidade de espécies de begomovírus já descritas e diversas novas espécies vêm sendo caracterizadas na última década. Essa crescente variabilidade ocorre nos begomovírus por três mecanismos distintos: mutação, recombinação e pseudorecombinação. Uma das estratégias promissoras para controle de begomoviroses consiste no uso de cultivares com tolerância que são obtidas por cultivares que portem os genes Ty-1 e Ty-3. Com a crescente diversidade de espécies, o uso de ferramentas tais como High-Throughput Sequencing (HTS) tem permitido o estudo da diversidade viral e tem sido constantemente utilizado. Estudos prévios têm demonstrado que tomateiros que portam o gene Ty-1 reduzem o número de espécies de begomovírus que infectam o tomateiro e impactam a frequência e predominância destes vírus, agindo como um ‘filtro’ nessas cultivares tolerantes. Além disto, espécies novas e/ou recombinantes podem superar fatores de tolerância presentes na planta hospedeira. Dessa maneiro, o objetivo deste estudo foi realizar o monitoramento e caracterização da diversidade viral da família Geminiviridae e de agentes subvirais associados ao gênero Begomovirus associados a cultura do tomateiros oriundos das cinco regiões geográficas do Brasil via sequenciamento com tecnologia HTS. Para tanto, 154 amostras de tomateiros sintomáticos com e sem os fatore Ty-1/Ty-3 foram coletadas nas cinco regiões brasileiras: Norte (13 amostras), Nordeste (36), Sul (24), Sudeste (39) e Centro-Oeste (42), enriquecidas por meio de Rolling Circle Amplification (RCA). As amostras enriquecidas foram agrupadas em dois pools: BP1 (amostras das regiões Norte, Nordeste e Sul) e BP2 (Sudeste e Centro-Oeste) e submetidas ao sequenciamento HTS pela plataforma Illumina NovaSeq-6000. As sequencias foram montadas em contigs utilizando o software CLC genomics Workbench 7.5, analisadas no Geneious R11.1, comparadas com o banco de sequencias depositas no GenBank por meio do algoritmo BLASTn. Do sequenciamento do pool BP1 recuperou-se 17 espécies virais, sendo 16 correspondente ao gênero Begomovirus e uma ao gênero Topilevirus, além quatro novas espécies de begmovírus. Recuperou-se do sequenciamento do pool BP2 14 espécies virais, uma delas correspondendo a uma nova provável espécie de begomovírus e também sequências de alfassatélites associados aos begomovírus. Primers espécie-específicos foram empregados para recuperação dos genomas por PCR em cada amostra individualmente (Capítulo 2). Os fatores de tolerância Ty1/Ty-3 impactaram a diversidade viral e o número de amostras infectadas, sendo as amostras ausentes de Ty-1/Ty-3com maior número de espécies detectadas e infecções. O número de infecções mistas também foram maiores em amostras de tomateiros que não possuíam Ty-1/Ty3. No capítulo 3, a recuperação por ensaios de PCR com primers espécies-específicos permitiu a detecção de um novo begomovírus bipartido, até enão ausente no Brasil, (tomato chlorotic mottle Guyane virus – ToCMoGV) na amostra AM-035, coletada em Iranduva, estado do Amazonas, norte do Brasil. Análises moleculares e reconstruções filogenéticas demonstrou que ToCMoGV detectado no Brasil, consiste em uma estirbe com alta divergência do isolado da Guiana Francesa, com a qual compartilha 92% de identidade nucleotídica. No capítulo 4, através da caracterização molecular, econstrução filogenética e análises de identidade por meio do Sequence Demarcation Tool (SDT) demonstrou-se que isolados virais depositados no GenBank identificados como tomato yellow spot virus (ToYSV) e Leonurus mosaic virus (LeMV) somados aos isolados de ToYSV recuperados por HTS neste estudo estavam intimamente relacionados. Alguns compartilhavam os mesmos iterons e compartilhavam identidades iguais e/ou superiores a 91%, levando a concluir que foram erroneamente nomeados e que se tratam de um único vírus, propondo assim que apenas um único nome seja proposto. O Capítulo 5 retrata a detecção de um novo isolado de begomovírus infectando tomateiro na região norte do Brasil. O novo isolado de begomovírus foi detectado na amostra TO-083, originária de Araguaína, estado do Tocantins. O novo isolado é bipartido, com segmentos DNAA e DNA-B, dos quais foram produzidos clones infecções e inoculados em tomateiros, a caracterização molecular do novo isolado identificou o iteron GGTGT/ACACC e o domínio da Rep relacionado ao iteron (Rep–IRD): MPRQPTTFRL. O isolado TO-083 foi então denomidado tomato golden leaf spot virus (ToGLSV). No capítulo 6, duas novas espécies de begomovírus monopartidos foram recuperados por PCRs com primers específicos. A nova espécie #1 foi detectada no nordeste brasileiro, nas amostras: CE-001, originária do estado do Ceará, PE-011 e PE-012, ambas de Pernambuco. A nova espécie #2 foi detectada nas amostras PR-173 e PR-174 ambas coletada no estado do Paraná, sul do Brasil. As análises de recombinação demonstraram que as duas novas espécies são recombinantes de outros begomovírus brasileiros que infectam o tomateiro. A nova espécie #1 está mais próxima filogeneticamente com tomato interveinal chlorosis virus (ToICV) enquanto que a nova espécie #2 está mais próxima do tomato mottle leaf curl virus (ToMoLCV). Maiores estudos serão empregados para caracterização biológica dessas novas espécies de begomovírus ifectantes do tomateiro. O capítulo 7 retrata a detecção e caracterização molecular de uma nova espécie de begomovírus bipartido infectando tomateiros na região centro-oeste do Brasil. A nova espécie bipartida foi detectada em amostras de tomateiro oriundas do estado de Goiás (GO) e do Distrito Federal (DF), apresenta o segmento DNA-A de 2561 nucleotídeos e o DNA-B de 2527. Está mais filogeneticamente relacioando com tomato golden vein virus (TGVV) com o qual compartilha 89% de indentidade nucleotídica. As análises de recombinação detectaram um envento de recombinação com os vírus tomato leaf curl purple vein virus (ToLCPVV) e tomato chlorotic mottle virus (ToCMoV). Estudos para a caracterização biológica dessa nova espécie bipartida serão empregados.


  • Mostrar Abstract
  • The tomato crop (Solanum lycopersicum L.) is of great importance for national and international agriculture. Several viruses can affect this vegetable crop causing considerable impact. Among the viruses that infect tomato, isolates from species classified within the genus Begomovirus (family Geminiviridae) are of particular impotance. Begomoviruses have single-stranded circular DNA genomes that can be mono- or bipartite, which are separated into two large groups: begomoviruses from the Old World and the New World. Transmission of begomoviruses occurs via a complex of cryptic species of Bemisia tabaci (Aleyrodidae, Hemiptera) predominantly B. tabaci Middle East Asia Minor 1 – MEAM 1 (former biotype B) and B. tabaci Mediterranean MED (former biotype Q). The range of host plants for begomoviruses is wide, including cultivated and uncultivated dicots. There is considerable diversity in the begomovirus species described to date; and several new species have been characterized in the last decade. This increasing begomovirus variability occurs via three distinct mechanisms: mutation, recombination and reassortment. One of the promising strategies to control begomoviruses is the use of cultivars with resistance/tolerance that are obtained by cultivars that carry the Ty-1 and Ty-3 genes. With the increasing diversity of species, the use of tools such as High-Throughput Sequencing (HTS) has enabled allowed largescale study of viral diversity. Such studies have already shown that tomato plants that carry the Ty-1 gene reduce the number of begomoviruses that infect tomato plants and impact the frequency and prevalence of these viruses, acting as a ‘filter’ on these in tolerant cultivars. In addition, new and/or recombinant species can overcome tolerance factors present in the host plant. Therefore, the objective of this study was to monitor and characterize the viral diversity of the Geminiviridae family and subviral agents associated with the Begomovirus genus associated with tomato crops from the five geographic regions of Brazil via sequencing with HTS technology. To this end, 154 samples from symptomatic tomato plants with and without the Ty-1/Ty-3 factor were collected in five Brazilian regions: North (13 samples), Northeast (36), South (24), Southeast (39) and Central. Oeste (42), enriched through Rolling Circle Amplification (RCA). The enriched samples were grouped into two pools: BP1 (samples from the North, Northeast and South regions) and BP2 (Southeast and Central-West) and submitted to HTS sequencing using the Illumina NovaSeq-6000 platform. The sequences were assembled into contigs using the CLC genomics Workbench 7.5 software, analyzed in Geneious R11.1, compared with the sequence bank deposited in GenBank using the BLASTn algorithm. From the sequencing of the BP1 pool, 17 viral species were recovered, 16 corresponding to the genus Begomovirus and one to the genus Topilevirus, in addition to four new species of begmovirus. 14 viral species were recovered from the sequencing of the BP2 pool, one of them corresponding to a new probable species of begomovirus and also alphasatellite sequences associated with begomoviruses. Species-specific primers were used to recover the genomes by PCR in each sample individually (Chapter 2). The Ty-1/Ty-3 tolerance factors impacted viral diversity and the number of infected samples, with samples lacking Ty-1/Ty-3 having the highest number of detected species and infections. The number of mixed infections was also higher in tomato samples that did not have Ty-1/Ty-3. In chapter 3, recovery by PCR assays with species-specific primers allowed the detection of a new bipartite begomovirus, until and not absent in Brazil, (tomato chlorotic mottle Guyane virus – ToCMoGV) in sample AM-035, collected in Iranduva, state from Amazonas, northern Brazil. Molecular analyzes and phylogenetic reconstructions demonstrated that ToCMoGV detected in Brazil consists of a strain with high divergence from the isolate from French Guiana, with which it shares 92% nucleotide identity. In chapter 4, through molecular characterization, phylogenetic construction and identity analysis using the Sequence Demarcation Tool (SDT), it was demonstrated that viral isolates deposited in GenBank identified as tomato yellow spot virus (ToYSV) and Leonurus mosaic virus (LeMV) together ToYSV isolates recovered by HTS in this study were closely related. Some shared the same iterons and shared identities equal to and/or greater than 91%, leading to the conclusion that they were wrongly named and that they are a single virus, thus proposing that only a single name be proposed. Chapter 5 portrays the detection of a new begomovirus isolate infecting tomato plants in the northern region of Brazil. The new begomovirus isolate wasdetected in sample TO-083, originating from Araguaína, state of Tocantins. The new isolate is bipartite, with DNA-A and DNA-B segments, from which infection clones were produced and inoculated in tomato plants. The molecular characterization of the new isolate identified the GGTGT/ACACC iteron and the Rep domain related to the iteron (Rep– IRD): MPRQPTTFRL. Isolate TO-083 was then named tomato golden leaf spot virus (ToGLSV). In chapter 6, two new species of monopartite begomoviruses were recovered by PCRs with specific primers. The new species #1 was detected in northeastern Brazil, in samples: CE-001, originating from the state of Ceará, PE-011 and PE-012, both from Pernambuco. The new species #2 was detected in samples PR-173 and PR-174, both collected in the state of Paraná, southern Brazil. Recombination analyzes demonstrated that the two new species are recombinants of other Brazilian begomoviruses that infect tomato. New species #1 is phylogenetically closer to tomato interveinal chlorosis virus (ToICV) while new species #2 is closer to tomato mottle leaf curl virus (ToMoLCV). Further studies will be used to biologically characterize these new species of begomoviruses affecting tomato. Chapter 7 portrays the detection and molecular characterization of a new species of bipartite begomovirus infecting tomato plants in the central-western region of Brazil. The new bipartite species was detected in tomato samples from the state of Goiás (GO) and the Federal District (DF), it has the DNA-A segment of 2561 nucleotides and the DNA-B of 2527. It is more phylogenetically related to the golden tomato vein virus (TGVV) with which it shares 89% nucleotide identity. Recombination analyzes detected a recombination event with tomato leaf curl purple vein virus (ToLCPVV) and tomato chlorotic mottle virus (ToCMoV). Studies for the biological characterization of this new bipartite species will be used.

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  • Deziany da Silva Ferreira
  • AVALIAÇÃO in planta DE GENES ORIUNDOS DE ESPÉCIES SILVESTRES DE Arachis POTENCIALMENTE ENVOLVIDOS NA RESISTÊNCIA A Sclerotinia sclerotiorum”.

  • Orientador : ROBERT NEIL GERARD MILLER
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ROBERT NEIL GERARD MILLER
  • JUVENIL ENRIQUE CARES
  • Lucilia Helena Marcellino
  • MARIA EUGENIA LISEI DE SA
  • SILVINO INTRA MOREIRA
  • Data: 05/04/2024

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  • O fungo Sclerotinia sclerotiorum, causador do mofo branco e de doenças de podridão do caule em diversas culturas, é um organismo necrotrófico que utiliza proteínas e metabólitos secretados para matar as células do hospedeiro. Estudos indicam que atualmente existem 425 espécies documentadas como hospedeiras desse fungo altamente destrutivo. Sua sobrevivência ocorre principalmente através de escleródios, agregados de hifas melanizadas que persistem no solo por longos períodos. Os escleródios podem germinar miceliogenicamente ou carpogenicamente, sendo este último o modo dominante de infecção. A disseminação do fungo ocorre por meio de ascósporos transportados pelo vento, resultando em infecções diretas na planta em condições ideais de temperatura e umidade. S. sclerotiorum é conhecido por causar danos significativos às culturas, resultando em perdas econômicas substanciais, especialmente em condições ambientais favoráveis. A falta de resistência total do hospedeiro e a vasta gama de plantas suscetíveis contribuem para os impactos prejudiciais dessa patologia, que podem variar de 35 a 50%, chegando a proporções mais graves de 80 a 100% em situações extremas. A presença de micélio branco nos tecidos afetados é um sinal identificável, mas não há sintomas exclusivos comuns em todos os hospedeiros. A resistência a S. sclerotiorum torna-se crucial, e os parentes silvestres do amendoim surgem como fontes valiosas de genes resistentes a doenças. Essas espécies selvagens, como A. duranensis e A. stenosperma, apresentam altos níveis de resistência a certas doenças, com estudos anteriores prospectando e identificando genes dessas espécies, utilizando abordagem transcriptômica para compreender as respostas a estresses bióticos e/ou abióticos. O presente estudo examinou os efeitos da superexpressão de genes candidatos de espécies selvagens de Arachis, potencialmente envolvidos em respostas de defesa a estresses bióticos. Utilizando Arabidopsis thaliana e Nicotiana tabacum como plantas modelo, o objetivo foi compreender como esses genes influenciam a interação com S. sclerotiorum por meio de avaliações fenotípicas e subsequentes avaliações moleculares. Uma metodologia de inoculação foi inicialmente estabelecida para folhas destacadas, com bioensaios conduzidos utilizando seis genes de ambas A. duranensis e A. stenosperma. O estudo abordou a superexpressão de genes específicos, como AdEXLB8 e AsTIR19, em plantas transgênicas para avaliar sua influência na resistência a S. sclerotiorum. A superexpressão de AdEXLB8 mostrou aumento na tolerância, sugerindo seu potencial como gene candidato para fortalecer a resistência por meio de modificações na parede celular e ativação de vias de sinalização de fitohormônios. A análise de AsTIR19 destacou a complexidade na interação planta-patógeno, revelando insights sobre mecanismos moleculares, como a indução de espécies reativas de oxigênio, e ressaltando a engenharia genética como uma ferramenta promissora para melhorar a resistência. Além disso, AsECHI1 isolado e em combinação com AdEXLB8 resultaram em redução significativa de lesões fúngicas, indicando a eficácia de estratégias piramidais na ampliação do espectro de resistência. Por outro lado, a superexpressão dos transgenes AsAOC3, AsTIL e AsSTS4 não apresentou impacto significativo no progresso da doença, evidenciando a complexidade das interações gene-patógeno e a necessidade de abordagens mais abrangentes. A superexpressão desses genes pode oferecer uma abordagem eficaz no desenvolvimento de variedades resistentes para mitigar as perdas causadas por S. sclerotiorum, destacando a importância da investigação genética e da utilização de parentes silvestres no melhoramento de culturas.


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  • The fungus Sclerotinia sclerotiorum, responsible for white mold and stem rot diseases in various crops, is a necrotrophic organism that employs secreted proteins and metabolites to eliminate host cells. Current studies indicate that 425 species are documented hosts of this highly destructive fungus. Its survival primarily relies on sclerotia, which are aggregates of melanized hyphae persisting in the soil for extended periods. Sclerotia can germinate mycelogenically or carpogenically, with the latter being the dominant mode of infection. The fungus spreads through wind-borne ascospores, leading to direct plant infections under optimal temperature and humidity conditions. S. sclerotiorum is known to cause significant crop damage, resulting in substantial economic losses, especially in favorable environmental conditions. The absence of complete host resistance and the broad range of susceptible plants contribute to the detrimental impacts of this pathology, ranging from 35 to 50%, reaching more severe proportions of 80 to 100% in extreme situations. The presence of white mycelium in affected tissues is an identifiable sign, but no unique symptoms are common across all hosts. Resistance to S. sclerotiorum is crucial, and the wild relatives of peanuts emerge as valuable sources of disease-resistant genes. These wild species, such as A. duranensis and A. stenosperma, exhibit high levels of resistance to certain diseases, with previous studies prospecting and identifying genes from these species, utilizing transcriptomic approaches to understand responses to biotic and/or abiotic stresses. The present study examined the effects of overexpression of candidate genes from wild Arachis species, potentially involved in defense responses to biotic stresses. Using Arabidopsis thaliana and Nicotiana tabacum as model plants, the objective was to understand how these genes influence the interaction with S. sclerotiorum through phenotypic evaluations and subsequent molecular assessments. An inoculation methodology was initially established for detached leaves, with bioassays conducted using six genes from both A. duranensis and A. stenosperma. The study addressed the overexpression of specific genes, such as AdEXLB8 and AsTIR19, in transgenic plants to evaluate their impact on resistance to S. sclerotiorum. The overexpression of AdEXLB8 demonstrated increased tolerance, suggesting its potential as a candidate gene to enhance resistance through modifications in the cell wall and activation of phytohormone signaling pathways. The analysis of AsTIR19 highlighted the complexity of plant-pathogen interactions, providing insights into molecular mechanisms such as the induction of reactive oxygen species, and underscoring genetic engineering as a promising tool for improving resistance. Additionally, AsECHI1, both individually and in combination with AdEXLB8, led to a significant reduction in fungal lesions, indicating the effectiveness of pyramidal strategies in expanding the spectrum of resistance. On the other hand, the overexpression of the AsAOC3, AsTIL, and AsSTS4 transgenes did not exhibit a significant impact on the progression of the disease, emphasizing the intricate nature of gene-pathogen interactions and the necessity for more comprehensive approaches. The overexpression of these genes may offer an effective approach in developing resistant varieties to mitigate losses caused by S. sclerotiorum, emphasizing the importance of genetic investigation and the utilization of wild relatives in crop improvement.

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  • Sergio Miguel Velez Zambrano
  • "Caracterização morfo-molecular e patogenicidade dos isolados de Phytophthora e Lasiodiplodia causando doenças em cacaueiro no Equador”.

  • Orientador : DANILO BATISTA PINHO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • DANILO BATISTA PINHO
  • WILLIE ANDERSON DOS SANTOS VIEIRA
  • GLEIBER QUINTAO FURTADO
  • ANDRÉ LUIZ FIRMINO
  • AILTON REIS
  • Data: 05/04/2024

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  • O cacaueiro (Theobroma cacao L.) é a espécie mais importante do gênero Theobroma devido a sua ampla distribuição geográfica e comercialização mundial do chocolate produzido a partir das amêndoas dos frutos. O Equador ocupa a sétima posição mundial entre os países produtores de cacau. O litoral é a principal região produtora de cacau do Equador, embora a cultura seja cultivada em 16 das 24 províncias. O cacaueiro cultivado na região litorânea possui alta produtividade e incidência de doenças como a podridão parda e a morte descendente. A podridão parda é causada por espécies de Phytophthora enquanto um complexo de espécies de Lasiodiplodia causam a morte descendente. A identificação precisa desses patógenos tem sido realizada por comparação de características morfológicas em combinação com dados moleculares de diferentes regiões genômicas. Essa nova abordagem tem revelado a descoberta de novas espécies e/ou novos relatos de patógenos em várias culturas agrícolas. Baseado nessas informações, acreditase que a podridão parda e a morte descendente do cacaueiro no Equador sejam causadas por diferentes espécies de Phytophthora e Lasiodiplodia. Portanto, os objetivos desse trabalho são: (i) identificar as espécies de Phytophthora associadas com a podridão parda, (ii) identificar as espécies de Lasiodiplodia associadas com a morte descendente, (iii) determinar a patogenicidade e agressividade dos isolados de Phytophthora e Lasiodiplodia, e (iv) atualizar a lista de patógenos associados ao cacaueiro no Equador. Frutos com sintomas de podridão parda e tecidos de plantas com sintomas da morte descendente foram coletados nas províncias de Esmeraldas, Guayas, Los Ríos, Manabí, Morona Santiago, Pichincha e Santo Domingo de los Tsáchilas para isolamento indireto. Para identificação prévia, a região parcial do gene β-tubulina (Phytophthora spp.) ou fator de elongação (Lasiodiplodia spp.) foi amplificada e sequenciada. Posteriormente, isolados representativos foram selecionados para o sequenciamento adicional das regiões genômicas ITS e COX2 para Phytophthora spp., e ITS, β-TUB e RPB2 para Lasiodiplodia spp. As sequências nucleotídicas foram comparadas e adicionadas ao banco de dados do GenBank para análises de Inferência Bayesiana (IB) e Máxima Verossimilhança (ML). Entre os 181 isolados de Phytophthora coletados de frutos e ramos do cacaueiro, somente P. palmivora foi identificada. As análises filogenéticas confirmam que os 166 isolados de Lasiodiplodia pertencem as espécies L. theobromae, L. pseudotheobromae, L. brasiliensis e L. laeliocattleyae, sendo que as duas últimas são relatadas pela primeira vez como agente causal da morte descendente do cacaueiro. Todas as espécies encontradas foram patogênicas no cacaueiro. O esclarecimento da etiologia da podridão parda e morte descendente é fundamental para o direcionamento dos programas de melhoramento e controle eficiente das doenças do cacaueiro no Equador.


  • Mostrar Abstract
  • The cocoa tree (Theobroma cacao L.), is the most important species in the Theobroma genus. This is due to its global commercialization of chocolate, which is produced from the almonds of the fruit. Ecuador is the seventh largest cocoa-producing country in the world, and the crop is grown in 16 of the 24 provinces. Although the coastal region is the primary region for cocoa production, the cocoa tree also thrives in other parts of the country. However, it is vulnerable to diseases like brown rot and descending death, which are caused by Phytophthora and Lasiodiplodia species, respectively. To accurately identify these pathogens, morphological characteristics are compared with molecular data from various genomic regions. This approach has led to the discovery of new species and/or new reports of pathogens in several crops. The information available suggests that black pod and dieback of cacao trees in Ecuador are caused by different species of Phytophthora and Lasiodiplodia. The objectives of this work are: (i) to identify the Phytophthora species responsible for black pod and canker, (ii) to identify the Lasiodiplodia species responsible for dieback, (iii) to determine the pathogenicity and aggressiveness of the Phytophthora and Lasiodiplodia isolates, and (iv) update the list of pathogens associated with cocoa in Ecuador. To achieve these objectives, pods with brown rot symptoms and plant tissues with dieback symptoms were collected from various provinces such as Esmeraldas, Guayas, Los Ríos, Manabí, Morona Santiago, Pichincha, and Santo Domingo de los Tsáchilas for indirect isolation. To identify the species, the partial region of the β-tubulin (Phytophthora spp.) or elongation factor (Lasiodiplodia spp.) gene was amplified and sequenced. Representative isolates were then selected for additional sequencing of the ITS and COX2 genomic regions for Phytophthora spp. and ITS, β-TUB, and RPB2 for Lasiodiplodia spp. Nucleotide sequences were compared and added to the GenBank database for Bayesian Inference (BI) and Maximum Likelihood (ML) analyses. Out of the 181 isolates from Phytophthora collected on pod and dieback of cacao trees, only P. palmivora was identified. Phylogenetic analyses confirm that the 166 isolates of Lasiodiplodia belong to L. theobromae, L. pseudotheobromae, L. brasiliensis and L. laeliocattleyae and the first report of L. brasiliensis and L. laeliocattleyae on Theobroma cacao. All species found were pathogenic on Theobroma cacao. The correct etiology of the black pod and dieback is essential to guide improvement programs and efficient control of cocoa diseases in Ecuador.

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  • Lucas Jose de Sousa
  • "Estratégias inovadoras visando resistência à mancha bacteriana do tomateiro".

  • Orientador : LUIZ EDUARDO BASSAY BLUM
  • MEMBROS DA BANCA :
  • HELSON MARIO MARTINS DO VALE
  • LEONARDO LIMA PEPINO DE MACEDO
  • LUIZ EDUARDO BASSAY BLUM
  • MAURICIO ROSSATO
  • PATRICIA MESSENBERG GUIMARAES
  • Data: 09/04/2024

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  • A mancha bacteriana é uma das principais doenças que reduzem a produtividade na cultura do tomateiro (Solanum lycopersicum L.). As principais medidas de controle da doença fazem o uso de produtos nocivos ao meio ambiente, além de aumentar o custo de produção. Dessa maneira, este estudo objetivou desenvolver estratégiasinovadoras de controle que driblam essas dificuldades. Nesse sentido, estudou-se a expressão de genes relacionados com a suscetibilidade do tomateiro a Xanthomonas euvesicatoria pv. perforans (Xep), bem como o silenciamento do gene Transcription initiation factor IIA subunit 2 (gamma) (SlTFIIAγ) por meio de ASO (short antisense deoxyoligonucleotide). Os resultados de silenciamento do gene SlTFIIAγ demonstraram que o tratamento com ASO promoveu melhor desempenho das plantas desafiadas com Xep, e portanto, esse gene foi selecionado para avaliação do nocaute por meio de CRISPR/Cas9. O nocaute revelou que houve a edição gênica em sete linhagens T0, sendo cinco apresentando mutações bialélicas e duas quiméricas. Outra estratégia de controle estudada foi a superexpressão em tomateiro de um gene de defesa de Brassica oleracea que codifica para endoquitinase. As plantas transgênicas T2 foram submetidas a um ensaio de resistência a Xep, mas não foi possível observar resistência. Adicionalmente, as plantas foram desafiadas com o fungo Sclerotinia sclerotiorum, e foi observado que dois eventos de transformação demonstraram maior capacidade de suportar o crescimento inicial do fungo. Isso pode estar relacionado com a ação da quitinase na parede celular fúngica. Além disso, o trabalho buscou por novos potenciais genes relacionados com a suscetibilidade por meio de uma abordagem proteômica. Foram identificadas nove proteínas que potencialmente contribuem para o desenvolvimento da doença. As proteínas diferencialmente abundantes foram principalmente relacionadas com o transporte de açúcar, resposta ao estresse e geração de metabólitos e energia. O aprofundamento do estudo destas proteínas poderá proporcionar novos alvos para silenciamento e/ou nocaute gênico visando a resistência a mancha bacteriana.


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  • Bacterial spot is one of the major diseases of tomato (Solanum lycopersicum L.) that reduces production. The main disease control measures use products that increase production costs and are harmful to the environment. In this context, this study aimed to develop innovative disease control strategies that overcome these difficulties. First, gene expression related to tomato susceptibility to Xanthomonas euvesicatoria pv. perforans (Xep) was studied, as well as the gene silencing of the Transcription initiation factor IIA subunit 2 (gamma) (SlTFIIAγ) by ASO (short antisense deoxyoligonucleotide). The results of the SlTFIIAγ gene silencing demonstrated that treatment with ASO promoted enhanced performance of plants infected with Xep, and therefore, the gene was selected for evaluation of knockout using CRISPR/Cas9. The knockout revealed that gene editing occurred in seven T0 lines, five of which were biallelic and two chimeric. Another control strategy studied was the overexpression in tomato of a defense gene from Brassica oleracea that encodes an endochitinase. The T2 transgenic lineages were subjected to an Xep resistance assay, and no resistance response could be observed. Additionally, plants were inoculated with the fungus Sclerotinia sclerotiorum and the results showed that two transformation events demonstrated greater capacity to support the initial growth of the fungus. This may be related to the action of chitinase on the fungal cell wall. Furthermore, the work searched for new potential genes related to susceptibility using proteomics approach. Nine proteins that potentially contribute to the development of the disease were identified. The differentially abundant proteins were mainly related to sugar transport, stress response, and generation of metabolites and energy. Further studies of these proteins may provide new targets for gene silencing and/or knockout aimed at resistance to bacterial spot.

2023
Dissertações
1
  • Ricardo Gomes Tomáz
  • "Identificação e caracterização ecológica em larga escala de fitonematoides em campos de cultivo de milho no estado de Goiás".

  • Orientador : THAIS RIBEIRO SANTIAGO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • THAIS RIBEIRO SANTIAGO
  • CLEBER FURLANETTO
  • JUVENIL ENRIQUE CARES
  • Andressa Cristina Zamboni Machado
  • Data: 27/02/2023

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  • O milho (Zea mays L.) é o cereal de grande importância na alimentação humana e animal em todo mundo, contudo a produtividade nos campos de cultivo poderia ser maior se não fosse as perdas causadas por fitonematoides. O controle de nematoides parasitas de plantas é complexo e a situação se agrava ainda mais quando pouco se conhece sobre os principais grupos morfológicos de fitonematoides presente em um determinado local e os moduladores ambientais que influenciam de forma positiva a presença e abundância destes grupos. Com objetivo de elucidar os principais grupos morfológicos de fitonematoides do estado de Goiás, bem como avaliar sua incidência, abundância, densidade média e quantificar a heterogeneidade espaciais destes organismos a nível de região, municípios e campos por modelos lineares generalizados mistos, amostrou-se um total de 354 campos comerciais de milho coletados em 26 munícipios do estado com diferentes tipos de solo, sequências de cultivo,sistemas de plantio e faixas de altitude. Além disso, avaliou-se a influência dos componentes físico-químico do solo e o efeito de diferentes práticas culturais na abundância e limiar de danos dos principais grupos morfológicos de fitonematoides presentes nas áreas amostradas por meio dos modelos logísticos. Um total de 21 grupos morfológicos de fitonematoide foram detectados, sendo os gêneros Aphelenchoides, Aphelenchus, Helicotylenchus e Rotylenchulus e a família Criconemaidae presentes em todas as regiões e com alta abundância. O gênero Helicotylenchus e Pratylenchus foram os grupos predominantes a nível de campos, municípios e regiões geográficas no estado de Goiás. Foi possível observar uma maior heterogeneidade da incidência e densidade populacional dos nematoides a nível de campo, indicando que a variabilidade desses organismos possa estar diretamente influenciada pelas característica físico-química do solo e trato culturais específicos de cada área. Os tipos de solos, sequência de cultivo, tipo de plantio e altitude apresentaram pouca influência sobre a população dos principais grupos morfológicos de fitonematoides. As variáveis pH, areia e argila expressaram um maior efeito sobre a incidência e a capacidade dos nematoides atingirem o limiar de dano em campo de cultivo. Este estudo contribuiu para a compreensão sobre os fitonematoides presentes em campos de milho, o comportamento e desenvolvimento desses organismos sob o efeito de diferentes variáveis moduladoras ambientais no estado de Goiás.


  • Mostrar Abstract
  • The maize (Zea mays L.) is the cereal of great importance in human and animal nutrition worldwide, however productivity in crop fields could be higher if it were not for the losses caused by phytonematodes. The control of plant parasitic nematodes is complex and the situation is even worse when little is known about the main morphological groups of phytonematodes present in a given location and the environmental modulators that positively influence the presence and abundance of these groups. With the aim of elucidating the main morphological groups of phytonematodes in the State of Goiás, as well as evaluating their incidence, abundance, density and quantifying the spatial heterogeneity these organisms at the level of region, municipality, and fields by mixed generalized linear models, a total of 354 commercial corn fields were collected in 26 municipalities in the State with different soil types, cultivation sequences, planting systems and altitude ranges. In addition, the influence of soil physicochemical components and the effect of different cultural practices on the abundance and damage threshold of the main morphological groups of phytonematodes present in the sampled areas were evaluated using logistic models. A total of 21 morphological groups of phytonematodes were detected, being the genera Aphelenchoides, Aphelenchus, Helicotylenchus, and Rotylenchulus and the Criconemaidae family present in all regions and with high abundance. The genus Helicotylenchus and Pratylenchus were the predominant groups in terms of fields, municipalities and geographic regions in the State of Goiás. It was possible to observe a greater heterogeneity in the incidence and population density of nematodes at field level, indicating that the variability of these organisms may be directly influenced by the physical-chemical characteristics of the soil and specific cultural practices in each area. The soil types, cultivation sequence, planting type and altitude had little influence on the population of the main morphological groups of phytonematodes. The pH, sand and clay variables expressed a greater effect on the incidence and ability of nematodes to reach the damage threshold in the crop field. This study contributed to the understanding of phytonematodes present in corn fields, the behavior and development of these organisms under the effect of different environmental modulating variables in the state of Goiás.

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  • MARCOS SILVA DE QUEIROZ FERREIRA
  • Diversidade de isolados de Sida micrantha mosaic virus e caracterização de novos begomovírus em Malvaceae no Brasil

  • Orientador : RITA DE CASSIA PEREIRA CARVALHO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • CLEBER FURLANETTO
  • HELSON MARIO MARTINS DO VALE
  • MIRTES FREITAS LIMA
  • RITA DE CASSIA PEREIRA CARVALHO
  • Data: 28/02/2023

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  • Begomovirus (família Geminiviridae) corresponde ao maior gênero de vírus de plantas, englobando vírus que possuem uma ou duas moléculas de DNA circular de fita simples, encapsidados separadamente em partículas de 18-30 nanômetros. Isolados com genoma bipartido (apresentando os componentes DNA-A e DNA-B) predominam em tomateiro no Novo Mundo. Os begomovírus são transmitidos com grande eficiência pelo vetor Bemisia tabaci Middle East Asian Minor 1 – MEAM-1 (= biótipo B), que se encontra amplamente distribuído, apresentando hábito alimentar polífago e alta adaptabilidade a diferentes condições ambientais. A introdução de B. tabaci MEAM 1 no início da década de 1990 foi o fator desencadeador de epidemias de begomoviroses em tomateiro no Brasil, com subsequente aumento no número de relatos de novas espécies virais. Além disso, padrões distintos de diversidade e dinâmica de subpopulações virais foram observados em diferentes ambientes. Neste cenário, as plantas daninhas apresentam papel relevante por funcionarem como reservatórios naturais de begomovírus. Novas espécies virais têm sido relatadas em plantas daninhas, incluindo áreas dentro e no entorno de campos comerciais de tomateiro. Alguns begomovírus de plantas daninhas têm sido identificados e caracterizados biologicamente, entretanto acredita-se que estes estudos não tenham sido extensos o suficiente para estimar a real diversidade de novas espécies em plantas daninhas. No país, quatro begomovírus foram relatados infectando concomitantemente o tomateiro e plantas daninhas. A nível global, mais de 40 begomovírus foram descritos em espécies de Malvaceae, sendo que alguns destes foram detectados infectando originalmente espécies de Solanaceae. O genoma pequeno e bipartido somado a eficiência de transmissão e polifagia do vetor propiciam condições favoráveis para a ocorrência de infecções mistas e de eventos de recombinação e pseudorecombinação entre begomovírus, contribuindo assim, para a frequente alteração da estrutura genética das populações virais nas nossas condições. Diferentes estratégias têm 3 sido empregadas para analisar os processos evolutivos capazes de moldar a estrutura genético-molecular dos begomovírus. A principal delas tem sido a obtenção do genoma viral completo (DNA–A e DNA–B) para posterior análise através do uso de diferentes programas e modelos evolutivos. A metagenômica aliada ao High Throughput Sequencing tem permitido determinar uma grande diversidade viral presente no Brasil. Uma grande frequência de infecções mistas vem sendo detectada com muitas delas envolvendo potenciais espécies novas capazes de induzir sintomas severos em plantas. No presente trabalho, quatro contigs provenientes de HTS de amostras foliares de Malvaceae foram selecionados para estudo e caracterização, conforme metodologia realizada pela equipe do LVV-Fito e resumida a seguir. Inicialmente, amostras foliares de plantas daninhas exibindo sintomas típicos de begomovírus (clorose generalizada, mosaico e pontuações cloróticas) foram coletadas em áreas de produção de tomate e/ou áreas próximas ao cultivo de tomateiro, nas cinco regiões do país. As amostragens foram realizadas no período de 2001 a 2020, sendo analisado um total de 78 amostras foliares de plantas da família Malvaceae (selecionadas usando como critérios ano/local de coleta). O DNA total foi extraído via CTAB e solventes orgânicos e armazenado a -20 °C. A confirmação inicial da presença de infecção por begomovírus nas amostras foi feita por meio de ensaios de PCR (reação em cadeia da polimerase) usando primers degenerados ‘PAR1c496’ e ‘PAL1v1978’. O DNA circular viral foi enriquecido nas amostras positivas via amplificação por círculo rolante (RCA). O sequenciamento de alto rendimento (HTS) foi realizado em uma plataforma Illumina HiSeq2500. Os contigs virais foram anotados e as leituras foram mapeadas de volta ao genoma anotado usando a ferramenta ‘Map to reference’ disponível no programa Geneious 11.1.5. Cerca de 7.391.728 milhões de leituras foram obtidas do pool de 78 amostras. Após a montagem, no programa CLC Genomics Workbench 11, foram obtidos 10.679 contigs. Quatro contigs foram selecionados. Três destes contigs correspondiam ao DNA–A completo e exibiram níveis de identidade inferiores a 91%, consistentes com o critério taxonômico atual de definição de novas espécies dentro do gênero Begomovirus. O componente DNA–A da potencial espécie nova #1 apresentou 79% de identidade com Sidastrum golden leaf spot virus (HM357458), a espécie nova #2 apresentou a identidade de 81% com Oxalis yellow vein virus (KM887907), enquanto a nova #3 apresentou a identidade de 78% com Sida yellow mosaic Alagoas virus (JX871383), confirmando a ocorrência de três novas espécies de begomovírus nas plantas daninhas. Os componentes DNA – B foram recuperados e as análises realizadas, incluindo a confirmação de cognatos. O quarto contig apresentou identidade de 98,24% com Sida micranta mosaic virus (SiMMV) (KC706535). Após uso de primers específicos, já disponíveis, obteve-se um resultado de 41 amostras positivas para SiMMV A caracterização destas três espécies, bem como a ocorrência e distribuição de Sida micranta mosaic virus nas cinco regiões brasileiras serão apresentados na presente dissertação.


  • Mostrar Abstract
  • Begomovirus (family Geminiviridae) corresponds to the largest genus of plant viruses, encompassing viral species that have one or two single-stranded circular DNA molecules, separately encapsidated in 18-30 nanometer particles. Isolates with a bipartite genome (with DNA–A and DNA–B components) predominate in tomato in the New World. Begomoviruses are transmitted with great efficiency by the Bemisia tabaci Middle East Asian Minor 1 (MEAM-1 = biotype B) vector, which is widely distributed, with a polyphagous feeding habit and high adaptability to different environmental conditions. The introduction of B. tabaci MEAM 1 in the early 1990s was the triggering factor for begomovirus epidemics in tomato in Brazil, with a subsequent increase in the number of new viral species. Furthermore, distinct patterns of diversity and dynamics of viral subpopulations were observed in different environments. In this scenario, weeds play an important role as they function as natural reservoirs of begomovirus. New viral species have been reported in weeds, including areas in and around commercial tomato fields. Some weed begomoviruses have been identified and biologically characterized, however it is believed that these studies have not been extensive enough to estimate the actual diversity of new species in weeds. In the country, four begomoviruses were reported concomitantly infecting tomato and weeds. Globally, more than 40 begomoviruses have been described in Malvaceae species, and some of these have been detected originally infecting Solanaceae species. The small and bipartite genome, together with the transmission efficiency and polyphagy of the vector, provide favorable conditions for the occurrence of mixed infections and recombination and pseudo-recombination events between begomoviruses, thus contributing to the frequent alteration of the genetic structure of viral populations in our conditions. Different strategies have been employed to analyze the evolutionary processes capable of shaping the genetic-molecular structure of begomoviruses. The main strategy is to obtain the complete viral genome (DNA–A and DNA–B) for further analysis using different programs and evolutionary models. The metagenomics combined with High Throughput Sequencing (HTS) has allowed to determine a great viral diversity present in Brazil. A high frequency of mixed infections has been detected with many of them involving potential new species capable of inducing severe symptoms in plants. In the present work, four contigs obtained from HTS of Malvaceae leaf samples were selected for study and characterization, in according to the methodology carried out by the LVV-Fito team and summarized below. Initially foliar samples of weeds showing typical symptoms of begomovirus (generalized chlorosis, mosaics, and golden spots) were collected in tomato production areas and/or areas close to tomato cultivation, in the five regions of the country. Samplings were carried out from 2001 to 2020, with a total of 78 leaf samples from plants of the Malvaceae family analyzed (selected using the year/place of collection as criteria). Total DNA was extracted via CTAB and organic solvents and stored at -20 °C. The initial confirmation of the presence of begomovirus infection in the samples was made through PCR (polymerase chain reaction) assays using degenerate primers ‘PAR1c496’ and ‘PAL1v1978’. Viral circular DNAs were enriched in positive samples via rolling circle amplification (RCA). High-throughput sequencing (HTS) was performed on an Illumina HiSeq2500 platform. 5 The viral contigs were annotated and the reads were mapped back to the annotated genome using the ‘Map to reference’ tool available in the Geneious 11.1.5 program. About 7,391,728 million readings were obtained from the pool of 78 samples. After assembly, using the CLC Genomics Workbench 11 program, 10,679 contigs were obtained. Four contigs were selected. Three of these contigs corresponded to complete DNA–A and exhibited identity levels below 91%, consistent with the current taxonomic criteria for defining new species within the genus Begomovirus. The DNA component– Potential new species #1 showed 79% identity with Sidastrum golden leaf spot virus (HM357458), new species #2 showed 81% identity with Oxalis yellow vein virus (KM887907), while new #3 showed 78% identity with Sida yellow mosaic Alagoas virus (JX871383), confirming the occurrence of three new species of begomovirus in weeds. Sequences of DNA – B components were obtained and analyzes performed, including confirmation of cognates species. The fourth contig showed 98,24% identity with Sida micranta mosaic virus (SiMMV) (KC706535). After using specific primers, already available, a result of 41 positive samples for SiMMV was obtained. The characterization of these three species, as well as the occurrence and distribution of Sida micranta mosaic virus in five Brazilian regions will be presented in this dissertation.

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  • EDUARDO SOARES DA SILVA LIMA
  •  " High Throughput Sequencing- based identification and characterization of Geminiviridae members in weeds associated with the tomato crop in Brazil ".

  • Orientador : RITA DE CASSIA PEREIRA CARVALHO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • RITA DE CASSIA PEREIRA CARVALHO
  • ROBERT NEIL GERARD MILLER
  • HELSON MARIO MARTINS DO VALE
  • MIRTES FREITAS LIMA
  • Data: 18/04/2023

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  • A produção de tomate (Solanum lycopersicum L.) apresenta grande importância econômica e social para o Brasil. A produção desta hortaliça vem sendo afetada por muitas doenças, incluindo as induzidas por vírus classificados no gênero Begomovirus (família Geminiviridae). O capítulo 1 apresenta uma revisão sobre esses patógenos e as doenças que eles induzem. Além do tomateiro, os begomovírus apresentam uma ampla gama de hospedeiras em distintas famílias botânicas. Muitas plantas daninhas são hospedeiras naturais, apresentando um papel importante como reservatórios desses patógenos. Os begomovírus são transmitidos por espécies do complexo Bemisia tabaci que caracteriza por ter uma ampla distribuição geográfica e ser extremamente polífago. Essas características do vetor aumentam as oportunidades de infecções mistas e de eventos de recombinação e pseudo-recombinação. Esses eventos genéticos contribuem para ampliar a variabilidade genética das populações de begomovírus, incluindo a emergência de novas espécies virais. Essa grande diversidade pode gerar variantes virais capazes de superar fatores de resistência presentes em variedades comerciais. Neste contexto, monitorar a diversidade viral em tomateiro e em plantas daninhas é de extrema importância para conhecimento de espécies novas e de variantes emergentes e que possam superar os fatores de resistência incorporados às cultivares. Diferentes estratégias moleculares têm sido empregadas para identificação e caracterização de begomovírus, incluindo plataformas de High Throughput Sequencing (HTS). Desta forma, o objetivo principal deste trabalho foi conduzir um amplo viroma de espécies virais de DNA circular de fita simples (família Geminiviridade) em especial para espécies classificadas no gênero Begomovirus associadas com plantas daninhas de ocorrência frequente em campos de cultivo de tomate. Foram amostradas plantas das famílias Malvaceae, Euphorbiaceae, Amaranthaceae, Solanaceae, Asteraceae, Rubiaceae, Fabaceae, Lamiaceae, Cucurbitaceae, Convolvulaceae e Brassicaceae provenientes de coletas realizadas nas cinco regiões brasileiras. Para isto, 91 amostras foliares de plantas daninhas exibindo sintomas típicos de begomovírus (mosaico, mosqueado, pontuações cloróticas e nanismo) foram selecionadas usando critérios de representatividade por ano e local de coleta. As amostras foram coletadas em áreas de produção e áreas próximas à plantios de tomate entre 2003 até 2022. As amostras foram submetidas a extração de DNA total, que foi utilizado como molde para realização de RCA (Rolling Circle Amplification). As amostras selecionadas foram submetidas a ensaios de PCR com primers específicos para regiões genômicas de espécies de begomovírus. Após confirmação do resultado, procedeu-se a montagem do pool de RCA que foi enviado para sequencimento na plataforma Illumina Nova Seq 6000. Além disto, o DNA de um subgrupo de plantas hospedeiras foi usado para Barcoding usando primers de dois genes do genoma do cloroplasto (Rubisco e/ou Maturase K). No capítulo 2, encontram-se resultados e análises dos vírus e agentes subvirais recuperados via HTS. Após a montagem e recuperação de 100 contigs, 20 corresponderam a 15 espécies novas que serão caracterizadas biologicamente e molecularmente. Para um isolado representando potencial espécie nova (denominado CE–076) procedeu-se a recuperação do genoma completo via HTS e Sanger utilizando as sequencias derivadas de cinco pares de primers internos. A identidade foi de 85.87% com tomato bright yellow mottle virus (ToBYMV). A caracterização molecular deste novo vírus detectado na espécie hospedeira Bolusafra bituminosa é descrito no capítulo 3. As informações geradas na presente dissertação podem contribuir para o estabelecimento de sistemas de manejo e gerar informações de interesse sobre diversidade viral para os programas de melhoramento genético do tomateiro. Além disso, o presente trabalho confirma a importância epidemiológica de dessas plantas invasoras como reservatórios de espécies virais descritas infectando o tomateiro como também um potencial papel na evolução genética das populações desse grupo de patógenos no Brasil.


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  • The production of tomato (Solanum lycopersicum L.) has great economic and social importance for Brazil. Production of this vegetable is affected by many diseases, including those induced by species of Begomovirus (family Geminiviridae). Chapter 1 presents a review of these pathogens and the diseases they induce. In addition to tomato, begomoviruses have a wide range of hosts across different botanical families. Many weeds are natural hosts, playing an important role as reservoirs for such pathogens. Begomoviruses are transmitted by species of the Bemisia tabaci complex, which are characterized by having a wide geographic distribution and being extremely polyphagous. These characteristics of the vectors increase the potential for mixed viral infections and for events of recombination and pseudo-recombination. Such genetic events contribute to increased genetic variability of the viral populations, including the emergence of novel species. In addition, this large diversity can generate viral variants capable of overcoming resistance factors present in commercial varieties. In this context, monitoring viral diversity in tomato fields and in associated weeds is extremely important for effective management of this group of pathogens. Different molecular strategies have been employed for identification and characterization of begomoviruses, including High Throughput Sequencing (HTS) platforms. Herein, a broad metagenomics analysis of single-stranded, circular DNA viral species of the Geminiviridae family (especially from the genus Begomovirus) was conducted in weeds frequently occurring in tomato fields. Plants from the Malvaceae, Euphorbiaceae, Amaranthaceae, Solanaceae, Asteraceae, Rubiaceae, Fabaceae, Lamiaceae, Cucurbitaceae, Convolvulaceae and Brassicaceae families were collected in field surveys carried out in the five Brazilian regions. For this, 91 foliar samples of weeds exhibiting begomovirus-like symptoms (mosaic, mottled, chlorotic sectors, and dwarfism) were selected according to the year and collection site. Samples were collected in production areas and areas in the vicinity of tomato fields between 2003 and 2022. The samples were subjected to total DNA extraction, which was used as a template for performing Rolling Circle Amplification (RCA). The selected samples were submitted to PCR assays with specific primers for genomic regions of begomovirus species. After confirming results, the RCA pool was assembled and sent for sequencing on an Illumina Nova Seq 6000 platform – why? To enable species level identification?. In addition, the DNA of a subgroup of host plants was used for Barcoding using primers for two genes from the chloroplast genome (Rubisco and/or Maturase K) – why? To enable species level identification?. In chapter 2, there are results and analyses of viruses and subviral agents recovered via HTS. After the assembly and recovery of 100 contigs, 20 corresponded to 15 new species that will subsequently be characterized biologically and molecularly. For an isolate representing a potential new species (denominated CE–076), the complete genome was retrieved via HTS and Sanger sequencing using sequences derived from amplicons generated with five pairs of internal primers. Identity was 85.87% with tomato bright yellow mottle virus (ToBYMV). The molecular characterization of this new virus detected in the host species Bolusafra bituminosa is described in chapter 3. The information generated in this dissertation can contribute to the establishment of management systems and generate information of interest on viral diversity for tomato genetic improvement programs. Furthermore, the present work confirms the epidemiological importance of these invasive plants as reservoirs of viral species described infecting tomato as well as a potential role in the genetic evolution of populations of this group of pathogens in Brazil.

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  • JULIANA GABRIELLE ISIDORIO DA SILVA
  • Virome Bioprospection in Ornamental Plants of Bromeliaceae and Orchidaceae Families in Brazilian Highlands

  • Orientador : RITA DE CASSIA PEREIRA CARVALHO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • RITA DE CASSIA PEREIRA CARVALHO
  • MAURICIO ROSSATO
  • MARILIA SANTOS SILVA PATRIOTA
  • MIRTES FREITAS LIMA
  • Data: 01/06/2023

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  • Os vírus são entidades biológicas comuns em todos os ambientes terrestres, mas pouco se sabe sobre. A avaliação é de que o conhecimento sobre a virosfera eucariótica total seja inferior a 1%. A maior parte da informação está restrita a vírus que causam doenças e perdas econômicas. Outras relações ecológicas e descrição de espécies crípticas de vírus continuam praticamente inexploradas. O segmento de estudo sobre vírus de plantas não é distinto. A compreensão da diversidade, forças evolutivas e seu impacto é desconhecida. No entanto, com o advento do High throughput sequencing (HTS), o estudo do viroma tornou-se tangível e de rápido crescimento. Da mesma forma, as ferramentas de bioinformática melhoraram a compreensão da diversidade viral e dos padrões de evolução. Com a pandemia de SARSCoV 2 e o possível surgimento de novas doenças virais em humanos e em outros eucariotos, é notório a necessidade da exploração e a geração de novas informações sobre a virosfera terrestre. A família Orchidaceae é a segunda maior família de plantas que florescem. Eles crescem predominantemente em áreas tropicais, assim como as espécies da família Bromeliaceae. Os estudos sobre diversidade viral de ambas as famílias são escassos, exceto para as plantas de interesse econômico. Ainda assim, diante de outras espécies economicamente importantes, o volume de pesquisa é incipiente. Neste trabalho, a bioprospecção de viromas foi realizada com espécimes da família Bromeliaceae e Orchidaceae encontradas em cultivos e reservas ecológicas privadas no planalto central. O HTS de DNA e de RNA dessas plantas foram feitos utilizando a plataforma Illumina NovaSeq 6000 e HiSeq 2000, respectivamente. Programas de bioinformática, CLC Genomic Workbench v. 20.0 e Geneious R11.1, foram utilizados para estudar os resultados encontrados no viroma. Dois novos vírus de DNA e sete de RNA foram descritos infectando orquídeas e bromélias. No primeiro capítulo uma revisão bibliográfica sobre o mercado de plantas ornamentais e sobre a incidência de viroses sobre nelas foi desenvolvida com 2 o intuito de explorar o status quo das pesquisas na área. No segundo capítulo a exploração dos resultados de HTS de RNA de 54.088.166 reads e 16.560 contigs foi feita com o intuito de caracterizar os possíveis vírus de RNA presentes. Para isso, os contigs obtidos foram confrontados contra um banco de dados de sequências virais via BLASTn. 15 sequências virais de RNA, até então não caracterizadas foram identificadas. Ao total sete novas espécies virais foram caracterizadas. Sendo uma sequência pertencente ao gênero Alphaendornavirus (família Endornaviridae), duas pertencentes ao gênero Totivirus (família Totiviridae), três pertencentes ao gênero Polerovirus (família Solemoviridae), dois RNA 1 e dois RNA 2 pertencentes ao gênero Dichorhavirus (família Rhabdoviridae) e um RNA 1 e um RNA 2 pertencente ao gênero Nepovirus (família Secoviridae). Três sequencias de RNA 1 relacionados ao gênero Sadwavirus, família Secoviridae, foram identificados. Entretanto, nenhum RNA 2 foi encontrado. De acordo com os critérios de classificação de gênero adotados pelo International Committee on Taxonomy of Viruses (ICTV), as informações encontradas dessas três sequências são insuficientes para estabelecer novas espécies. As sete novas espécies foram nomeadas de Alphaendornavirus monocotyledonae (OQ866133); Dichorhavirus monocotyledonae (OQ866129, OQ866130, OQ866131, OQ866132); Nepovirus monocotyledonae (OQ866134, OQ866135); Polerovirus monocotyledonae 1 (OQ866138); Polerovirus monocotyledonae 2 (OQ866139, OQ866140); Totivirus monocotyledonae 1 (OQ866136); Totivirus monocotyledonae 2 (OQ866137). No terceiro capítulo, encontra-se o prefácio dos locais de coleta, da catalogação de amostra e das metodologias empregada nos capítulos subsequentes, o quarto e o quinto capítulo, em que os 11.060.510 reads e 163.808 contigs de HTS são trabalhados. O quarto capítulo é uma Disease note de infecção mista de dois begomovírus conhecidos, o tomato severe rugose virus (ToSRV) e o tomato chlorotic mottle virus (ToCMoV), em orquídeas do gênero Dendrobium. O quinto capítulo é uma caracterização de dois patógenos altamente divergentes, pertencentes ao gênero Geminiviridae, infectando orquídeas do gênero Spathoglottis. As duas novas sequências virais, 3 denominadas Spathoglottis-associated mottle virus 1 (OQ791967) e Spathoglottis-associated mottle virus 2 (OQ791968), devem ser consideradas novas espécies. Primers foram desenhados para ambas as sequências e confirmaram a infecção em amostras de orquídeas do gênero Spathoglottis.


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  • Viruses are widespread, yet little is understood about these biological entities. The evaluation is less than 1% of the total eukaryotic virosphere known. Common knowledge is constrained to viruses that cause diseases and economic losses. Other ecological relationships and rising factors of viruses are unexplored. The segment of plant viruses is not distinct. The understanding of diversity, evolutionary forces, and their impact is unknown. However, with the High throughput sequencing (HTS) advent, the study of the virome got tangible and fast-growing. Likewise, the bioinformatic tools improved the comprehension of viral diversity and evolution patterns. The SARS-CoV 2 pandemics, and the possible rising of new viral diseases in humans and in other economically important eukaryotes have demonstrated that it is necessary to explore the virosphere. The Orchidaceae family is the second-largest family of flowering plants. They grow in tropical areas as Bromeliaceae family specimens. The viral diversity of both families is not entirely investigated, except for the economic interest plants. In this work, the virome bioprospection research was conducted with specimens of Bromeliaceae and Orchidaceae family found in the Brazilian central plateau ornamental market. DNA and RNA HTS from these plants were performed using the Illumina NovaSeq 6000 and HiSeq 2000 platforms, respectively. Bioinformatics programs, CLC Genomic Workbench v. 20.0 and Geneious R11.1, were used to study the results found in the HTS. Two new DNA and seven RNA viruses were described infecting orchids and bromeliads. In the first chapter, a bibliographic review of the ornamental plant market and of the incidence of viruses on them was developed with the aim of exploring the status quo of research in the area. In the second chapter, the exploration of the RNA HTS results of 54,088,166 reads and 16,560 contigs was carried out with the goal of characterizing the possible RNA viruses present. For this, the contigs obtained were BLASTn confronted against a viral sequence 5 database. 15 hitherto uncharacterized viral RNA sequences were identified. A total of seven new viral species were characterized. One sequence belonging to the genus Alphaendornavirus (family Endornaviridae), two belonging to the genus Totivirus (family Totiviridae), three belonging to the genus Polerovirus (family Solemoviridae), two RNA 1 and two RNA 2 belonging to the genus Dichorhavirus (family Rhabdoviridae) and one RNA 1 and an RNA 2 belonging to the genus Nepovirus (family Secoviridae). Three RNA 1 sequences related to the genus Sadwavirus, family Secoviridae, were identified. However, no RNA 2 was found. According to the genus classification criteria adopted by the International Committee on Taxonomy of Viruses (ICTV), the information found on these previous sequences is insufficient to establish new species. The seven new species were named Alphaendornavirus monocotyledonae (OQ866133); Dichorhavirus monocotyledonae (OQ866129, OQ866130, OQ866131, OQ866132); Nepovirus monocotyledonae (OQ866134, OQ866135); Polerovirus monocotyledonae 1 (OQ866138); Polerovirus monocotyledonae 2 (OQ866139, OQ866140); Totivirus monocotyledonae 1 (OQ866136); Totivirus monocotyledonae 2 (OQ866137). The third chapter is a preface containing information about the collection sites, sample cataloging and methodologies used in subsequent chapters. The fourth and fifth chapters contains the result of the bioinformatic treatment of the 11,060,510 reads and 163,808 contigs generated by HTS. The fourth chapter is a disease note of a mixed infection of two known begomoviruses, tomato severe rugose virus (ToSRV) and tomato chlorotic mottle virus (ToCMoV), in orchids of the genus Dendrobium. The fifth chapter is a characterization of two high divergently new begomovirus-like pathogens infecting orchids of genus Spathoglottis. The two new viral sequences were named Spathoglottis-associated mottle virus 1 (OQ791967) and Spathoglottisassociated mottle virus 2 (OQ791968) and should be considered new species. Primers were designed for both sequences and confirmed the infection in orchids sample of the genus Spathoglottis.

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  • Isabella Cristina Santos do Egito
  • " LAMP colorimétrico específico para a detecção do enfezamento vermelho do milho usando uma região genômica exclusiva.

  • Orientador : MAURICIO ROSSATO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • Adriane Wendland Ferreira
  • ANGELA MEHTA DOS REIS
  • MARISA ALVARES DA SILVA VELLOSO FERREIRA
  • MAURICIO ROSSATO
  • Data: 27/06/2023

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  • O Brasil se destaca por ser o terceiro maior produtor de milho no mundo, além de possuir autossuficiência no abastecimento nacional. Mesmo com a alta produção, o país possui em toda a sua extensão, condições climáticas que favorecem o ataque de diversos patógenos ao milho. O enfezamento vermelho do milho, causado pelo fitoplasma (Maize bushy stunt phytoplasma), é uma das doenças mais prejudiciais à cultura. Diante da importância do patógeno, existe a demanda por métodos de detecção que sejam rápidos e acurados. A amplificação isotérmica mediada por loop (LAMP) é um desses métodos, sendo célere, sensível, com alta especificidade e podendo ser utilizada em análises a campo. O objetivo do presente trabalho foi o desenvolvimento de um protocolo de LAMP, através de genômica comparativa, para Maize bushy stunt phytoplasma (MBSP) em milho. Para desenho dos conjuntos de primers foi utilizada a sequência do genoma completo do MBSP e demais sequencias de outros patógenos no software RUCS. Foi possível identificar 3706 sequencias core únicas, dessas, as 60 mais adequadasforam usadas para o desenho (NEB LAMP primer design) e síntese de três conjuntos de primers que apresentavam os criterios desejados. Uma coleção de 52 amostras de milho com e sem sintomas foram coletadas, três dessas tiveram a região do 16S rRNA amplificadas, sequenciadas e confirmadas para a presença do MBSP através de análise filogenética. Para o teste do ensaio LAMP, o conjunto de primers mais promissor 0_731_10_ID1, juntamente com o Kit Warmstart colorimetric LAMP 2X master mix (NEB) e as amostras positivas para MBSP foram usados para avaliação das melhores condições de reação. A proporção de primers internos e externos 1:4 e temperatura de 65 °C foram consideradas as mais adequadas para a reação e empregadas aos demais testes. A coleção de amostras foi testada com o Nested-PCR com os primers P1/Tint e R16mF2/R16mR2 e comparada com o ensaio LAMP do presente trabalho. Considerando a presença e ausência de sintomas, ocorreu a confirmação de que as sintomáticas eram positivas para o LAMP em maior proporção que para o Nested -PCR. A sensibilidade do ensaio foi avaliada usando o produto de PCR com os primers externos F3/B3 purificado, quantificado e diluído de forma seriada em 10 concentrações. O ensaio LAMP proposto se mostrou sensível detectando até 0,1 fg µL-1 de DNA. Para avaliar o potencial do ensaio com amostras vegetais, sem extração prévia de DNA, discos de folhas das amostras foram maceradas e testadas diretamente na reação LAMP, resultando em positivo para as sintomáticas e negativo para assintomáticas. Esse resultado não só confirma que a reação resistiu à possíveis inibidores no tecido vegetal como também não teve reação cruzada com a microbiota foliar das amostras.


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  • Brazil stands out for being the third largest corn producer in the world, in addition to having selfsufficiency in national supply. Even with the high production, the country has, throughout its extension, climatic conditions that favor the attack of several pathogens on maize. The red stunt of maize, caused by phytoplasma (Maize bushy stunt phytoplasma), is one of the most harmful diseases to the crop. Given the importance of the pathogen, there is a demand for detection methods that are fast and accurate. Loop-mediated isothermal amplification (LAMP) is one of these methods, being fast, sensitive, with high specificity and can be used in field analysis. The objective of the present work was the development of a LAMP protocol, through comparative genomics, for Maize bushy stunt phytoplasma (MBSP) in maize. To design the sets of primers, the entire MBSP genome sequence and other sequences of other pathogens were used in the RUCS software. It was possible to identify 3706 unique core sequences, of which the 60 most suitable were used for the design (NEB LAMP primer design) and synthesis of three sets of primers that presented the desired criteria. A collection of 52 corn samples with and without symptoms were collected, three of which had the 16S rRNA region amplified, sequenced and confirmed for the presence of MBSP through phylogenetic analysis. For the LAMP assay test, the most promising primer set 0_731_10_ID1, together with the Warmstart colorimetric LAMP 2X master mix (NEB) Kit and the MBSP positive samples were used to evaluate the best reaction conditions. The proportion of internal and external primers 1:4 and temperature of 65 °C were considered the most suitable for the reaction and were used for the other tests. The sample collection was tested with Nested-PCR with primers P1/Tint and R16mF2/R16mR2 and compared with the LAMP assay of the present work. Considering the presence and absence of symptoms, there was confirmation that symptomatic women were positive for LAMP in a greater proportion than for Nested-PCR. Assay sensitivity was evaluated using purified, quantified, and serially diluted PCR product with F3/B3 external primers in 10 concentrations. The proposed LAMP assay proved to be sensitive, detecting up to 0.1 fg µL-1 of DNA. To assess the potential of the assay with plant samples, without prior DNA extraction, discs of leaves from the samples were macerated and tested directly in the LAMP reaction, resulting in positive for symptomatic and negative for asymptomatic. This result not only confirms that the reaction resisted possible inhibitors in plant tissue, but also did not cross-react with the leaf microbiota of the samples.

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  • DWILLIAN FIRMIANO CUNHA
  • “ Interações da cenoura e do tomateiro com espécies de Meloidogyne: Parasitismo e resistência genética”.

  • Orientador : LEONARDO SILVA BOITEUX
  • MEMBROS DA BANCA :
  • LEONARDO SILVA BOITEUX
  • JUVENIL ENRIQUE CARES
  • Mara Rúbia da Rocha
  • REGINA MARIA DECHECHI GOMES CARNEIRO
  • Data: 18/08/2023

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  • Os nematoides-das-galhas (Meloidogyne spp.) representam um dos mais importantes grupos de patógenos radiculares devido aos danos induzidos em uma ampla gama de hospedeiras. O parasitismo por Meloidogyne spp. é um grande obstáculo na produção de cenoura (Daucus carota) em regiões subtropicais, causando perdas de produção e qualidade. No Brasil, as espécies com maior importância na cenoura são M. javanica e M. incognita. A cultivar ‘Brasília’ é a principal fonte de resistência contra estas duas espécies. No entanto, ainda não estão disponíveis sistemas de marcadores moleculares ligados aos fatores de resistência para as cultivares brasileiras de cenoura, que facilitaria o processo de seleção. O tomateiro (Solanum lycopersicum) também é severamente afetado por Meloidogyne spp. com especial destaque para M. enterolobii devido a sua recente expansão geográfica e pela capacidade de “quebrar” a resistência conferida pelo gene Mi-1.2. Todavia, fontes alternativas de resistência no tomateiro a M. enterolobii ainda não estão disponíveis. Ademais, novas metodologias de avaliação nematológicas são necessárias para os processos de seleção de plantas resistentes em ambas as hortaliças. Neste contexto, o presente trabalho objetivou estudar diferentes aspectos das interações de cenoura e tomateiro com espécies de Meloidogyne. Em cenoura, realizou-se um estudo com uma população F2 de 108 plantas da cultivar ‘Brasília #83147’ (que segrega para resistência contra M. javanica). Plantas foram inoculadas com 8000 ovos + eventuais J2 de M. javanica aos 30 dias após a semeadura. DNA total foi extraído de amostras foliares e avaliadas (via PCR) com marcadores do tipo SCAR/STS codominantes (SQ1850R / SQ1700S e SQ6650R / SQ6590S) previamente identificados em estreita ligação com um locus de resistência a M. javanica (Mj-1) em ‘Brasília’. Quanto as análises nematológicas, avaliou-se os sistemas radiculares de plantas individuais aos 120 dias após a inoculação (DAI) quanto ao fator de reprodução (FR = pf/pi) e a quantificação individual de galhas e massas de ovos. Raízes de plantas individuais contrastantes (resistentes e suscetíveis) foram vernalizadas e submetidas a autofecundação (geração S1). O bioensaio de inoculação em conjunto com a análise de marcadores confirmou que a resistência não está fixada nessa população, com muitos indivíduos suscetíveis sendo detectados. No entanto, foi possível identificar indivíduos com resistência extrema (resposta do tipo imunidade) e com a presença dos marcadores SCAR/STS codominantes. Esses indivíduos podem ser agora utilizados com parentais para facilitar estudos genéticos bem como o desenvolvimento de novas cultivares brasileiras de cenoura. Além disso, a escala proposta se apresentou mostrou uma ferramenta de interesse, sendo de fácil e rápida utilização para avaliação de germoplasma. Em tomate, foi avaliado o comportamento de 24 acessos do germoplasma sob diferentes níveis de inóculo de M. enterolobii. O potencial efeito residual do gene Mi-1.2 também foi estudado em ensaios comparativos empregando linhagens isogênicas (isolinhas) contrastantes para esse fator de resistência: ‘Rio Grande’ (mi-1.2/mi-1.2) versus ‘Nemadoro’ (Mi-1.2/Mi-1.2). A condição alélica de cada planta individual foi confirmada via utilização de marcadores moleculares ligados ao locus Mi-1.2. Esse marcador molecular também foi empregado para avaliar a utilização desse gene no panorama varietal brasileiro. Os acessos foram inoculados com quatro níveis de inóculo de M. enterolobii (1000, 2000, 4000 e 8000 ovos + eventuais J2s) aos 15 dias após o transplantio. Quanto as análises nematológicas, as raízes do tomateiro aos 45 dias após a inoculação foram avaliadas de acordo com o índice de galhas (IG), índice de massa de ovos (IMO), número de ovos por grama de raiz (NOGR) e o fator de reprodução (FR). Todos os acessos de tomateiro avaliados apresentaram respostas de suscetibilidade, sendo imprescindível conduzir avaliações mais amplas de coleções de germoplasma em busca de fontes de resistência contra esse patógeno emergente. Por sua vez, o gene Mi-1.2 não conferiu efeito residual significativo contra M. enterolobii, pois embora extremamente efetivo contra pelo menos 13 espécies de Meloidogyne, não se mostrou capaz de interferir no processo de infecção deste nematoide. No processo de inoculação de M. enterolobii, os níveis de inóculo mais adequados variaram de 1000 a 2000 ovos + eventuais J2 para a obtenção da máxima manifestação dos caracteres nematológicos. Diante da importância do tomateiro e da cenoura no Brasil, os resultados deste estudo contribuem substancialmente para os programas de melhoramento visando o desenvolvimento de cultivares resistentes as diferentes espécies de Meloidogyne.


  • Mostrar Abstract
  • Root-knot nematodes (Meloidogyne spp.) represent one of the most important groups of root pathogens due to the damage induced in a wide range of hosts. Parasitism by Meloidogyne spp. is a major obstacle in the commercial production of carrots (Daucus carota) in subtropical regions, causing yield and quality losses. In Brazil, the most important species in carrot crop are M. javanica and M. incognita. The cultivar ‘Brasília’ is the main source of resistance in carrot against these two species. However, molecular marker systems linked to resistance factors for Brazilian carrot cultivars are still not available, which would facilitate the selection process. Tomato (Solanum lycopersicum) is also severely affected by Meloidogyne spp. with special emphasis on M. enterolobii due to its recent geographic expansion and the ability to “break-down” the resistance conferred by the Mi-1.2 gene. However, alternative sources of resistance in tomato to M. enterolobii are not yet available. Furthermore, new methodologies for nematological evaluation are necessary for the selection of resistance plants in both vegetable crops. In this context, the present work aimed to study different aspects of carrot and tomato interactions with Meloidogyne species. In carrots, a study was carried out with an F2 population of 108 plants of the cultivar ‘Brasília #83147’ (which segregates for resistance against M. javanica). Plants were inoculated with 8000 eggs + J2 of M. javanica 30 days after sowing. Total DNA was extracted from foliar samples and evaluated (via PCR) with codominant SCAR/STS markers (SQ1850R / SQ1700S and SQ6650R / SQ6590S) previously identified in close linkage with a resistance locus (Mj-1) to M. javanica in ‘Brasilia’. As for the nematological analyses, the root systems of individual carrot plants were evaluated at 120 days after inoculation (DAI) for the reproduction factor (FR = pf/pi) and the individual quantification of galls and egg mass. Roots of individual contrasting plants (resistant and susceptible) were vernalized and subjected to selfing (S1 generation). Inoculation bioassay in conjunction with marker analyses confirmed that resistance is not fixed in this population, with many susceptible individuals being detected. However, it was possible to identify individuals with extreme resistance (immunity-like response) and with the presence of codominant SCAR/STS markers. These individuals can now be used as parents to facilitate genetic studies as well as the development of new Brazilian carrot cultivars. In addition, the scale proposed in this work was presented as an extremely useful tool, being easy and quick to use for germplasm assessment. In tomato, the reaction of 24 germplasm accessions was verified under different inoculum levels of M. enterolobii. The potential residual effect of the Mi-1.2 gene was also studied in comparative assays using isogenic lines (isolines) contrasting for this resistance factor: ‘Rio Grande’ (mi-1.2/mi-1.2) versus ‘Nemadoro’ (Mi-1.2/ Mi-1.2). The allelic status of each individual plant was confirmed via the use of molecular markers linked to the Mi1.2 locus. This molecular marker was also employed to evaluate the use of the breeding use of this gene in the Brazilian varietal panorama. Accessions were inoculated with four levels of M. enterolobii inoculum (1000, 2000, 4000, and 8000 eggs + J2s) 15 days after transplanting. For the nematological analyses, the tomato roots (at 45 days after inoculation) were evaluated according to the gall index (GI), egg mass index (EMI), number of eggs per gram of root (NOGR), and the reproduction factor (RF). All evaluated tomato accessions showed susceptible responses, demanding the search of novel sources of resistance against this emerging pathogen. In turn, the Mi-1.2 gene did not confer a significant residual effect against M. enterolobii. Although extremely effective against at least 13 Meloidogyne species, this gene was not able to interfere in the infection process of this nematode. In the M. enterolobii inoculation process, the most appropriate inoculum levels ranged from 1000 to 2000 eggs + J2 to obtain the maximum manifestation of nematological traits. Given the importance of tomato and carrot in Brazil, the results of this study contribute substantially to breeding programs aimed at developing cultivars resistant to different Meloidogyne species.

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  • Cleberly Evangelista dos Santos
  • " O patossistema Fusarium oxysporum f. sp. lycopersici-tomateiro no Brasil: Variabilidade de genes efetores, marcadores moleculares e estabilidade do gene de resistência I-7".

  • Orientador : LEONARDO SILVA BOITEUX
  • MEMBROS DA BANCA :
  • LEONARDO SILVA BOITEUX
  • JOSE RICARDO PEIXOTO
  • CLEIA SANTOS CABRAL
  • MILTON LUIZ DA PAZ LIMA
  • Data: 31/08/2023

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  • A murcha vascular, provocada por diferentes raças do fungo Fusarium oxysporum f. sp. lycopersici (FOL), se destaca como uma das principais doenças que afetam a cultura do tomateiro (Solanum lycopersicum L.) no mundo. Este grupo de patógenos invade o sistema radicular em cultivares suscetíveis e coloniza os vasos do xilema, impedindo o transporte ascendente de seiva e provocando o sintoma de murcha na planta. Três raças fisiológicas de FOL já foram descritas e uma suposta raça 4 está em processo de caracterização na Califórnia. Essas raças são definidas com base na capacidade de infectar um conjunto de acessos diferenciais de tomateiro com fatores contendo quatro genes de resistência dominantes (I, I-2, I-3 e I-7). O plantio de cultivares com os genes de resistência as raças fisiológicas é a principal medida de controle adotada nas áreas de produção, uma vez o solo infestado com o patógeno é impossível a sua erradicação. A determinação das raças fisiológicas de FOL também é possível por meio de marcadores moleculares desenvolvidos por Hirano & Aire (2006) que possibilitam também a identificação de F. oxysporum f. sp. radicis-lycopersici, de forma rápida e confiável. No entanto, a caracterização inicial das raças fisiológicas de FOL no Brasil se basearam exclusivamente em ensaios de patogenicidade. Estudos de caracterização conduzidos posteriormente mostraram que isolados de FOL raça 2 presentes no Brasil apresentam um padrão molecular distinto de isolados de FOL raça 2 que ocorrem em outras regiões do mundo. Um grupo de pequenas proteínas ricas no aminoácido cisteína, denominadas de SIX (secreted into the xylem), são moléculas efetoras de FOL que desempenham um papel crucial na colonização do hospedeiro e também na expressão de sintomas. Um sistema de marcadores moleculares alternativo foi desenvolvido com base na utilização de primers derivados dos genes da serie Six. No entanto, esse sistema de marcadores moleculares ainda não foi avaliado com os isolados brasileiros. Um conjunto representativo de isolados brasileiros de FOL foi avaliado com esses primers e um novo marcador (Six 4) se mostrou útil para descriminar isolados brasileiros de FOL raça 1 e raça 2 (Capítulo 2). Outro objetivo do presente trabalho foi realizar a avaliação da estabilidade e efeito de dosagem do gene I-7 em homozigose e heterozigose contra isolados brasileiros de FOL raça 3. Os resultados indicaram que uma única dosagem do gene I-7 se mostra suficiente para evitar a expressão de sintomas de todos os isolados avaliados (Capítulo 3). Um novo conjunto de marcadores moleculares codominantes, funcionais do tipo CAPS foi avaliado para uso no monitoramento da incorporação do gene I-7 em acessos de tomateiro (Capítulo 4). Para isso, foi obtido uma população F2 segregante para o gene I-7 que foram inoculadas com uma suspensão de esporos de FOL raça 3 e avaliadas através de uma escala de notas. O DNA das plantas suscetíveis e resistentes foram extraídos e usados como molde para análise de polimorfismo de nucleotídeo único no cromossomo 8 e desenvolvimento possibilitou o desenvolvimento de um marcador funcional aumentado a eficiência e oferecendo uma maior segurança no processo de seleção de plantas resistentes. Em resumo, o presente trabalho apresenta novas e relevantes informações sobre os patossistema FOL-tomateiro que poderão ser aplicados em estratégias de manejo genético deste grupo de patógenos.


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  • Vascular wilt, caused by different races of the fungus Fusarium oxysporum f. sp. lycopersici (FOL), is one of the main diseases affecting the tomato crop (Solanum lycopersicum L.) in the world. This group of pathogens invades the root system in susceptible cultivars and colonizes the xylem vessels, preventing the ascending transport of sap and causing the wilt symptoms. Three physiological races of FOL have already been described and a hypothetical race 4 is in the process of being characterized in California. These races are defined based upon their ability to infect a set of differential tomato accessions with factors containing four dominant resistance genes (I, I-2, I-3, and I-7). The planting of cultivars with genes for resistance to physiological races is the main control measure adopted in production areas, since the soil infested with the pathogen is impossible to eradicate. The determination of the physiological races of FOL is also possible by means of molecular markers developed by Hirano & Aire (2006) that also allow the identification of F. oxysporum f. sp. radicislycopersici, quickly and reliably. However, the initial characterization of the physiological races of FOL in Brazil was based exclusively upon pathogenicity assays. Characterization studies conducted subsequently showed that FOL race 2 isolates present in Brazil have a molecular pattern distinct from FOL race 2 isolates occurring in other regions of the world. A group of small proteins rich in the amino acid cysteine, called SIX (= secreted into the xylem), are effector molecules of FOL that play a crucial role in host colonization and also in the expression of symptoms. An alternative molecular marker system was developed based on the use of primers derived from the Six series of genes. However, this system of molecular markers has not yet been evaluated with Brazilian isolates. A representative set of Brazilian FOL isolates was evaluated with these primers and a new marker (= Six 4) proved to be useful to discriminate between race 1 and race 2 FOL isolates from Brazil (Chapter 2). Another objective of the present work was to evaluate the stability and dosage effect of the I-7 gene in homozygosity and heterozygosity against Brazilian isolates of FOL race 3 (Chapter 3). The results indicated that a single dose of the I-7 gene is sufficient to prevent the expression of symptoms in all evaluated isolates. (Chapter 3). A novel set of codominant, CAPS-like functional molecular markers evaluated for use in monitoring the incorporation of the I-7 gene in tomato accessions (Chapter 4). For this, a segregating F2 population for the I-7 gene was obtained, which were inoculated with a suspension of FOL race 3 spores and evaluated using a rating scale. DNA from susceptible and resistant plants was extracted and used as a template for analysis of single nucleotide polymorphism on chromosome 8 and development enabled the development of a functional marker increased efficiency and offered greater security in the process of selection of disease resistant plants within breeding programs. In summary, this work presents new and relevant information about the FOL-tomato pathosystem that can be applied in genetic management strategies for this group of pathogens.

8
  • Giovana Curcio Guimarães
  • "Diversidade de vírus de ssDNA e alfasatélites em solanáceas e caracterização molecular de três novas espécies de Begomovirus em tomateiro".

  • Orientador : RITA DE CASSIA PEREIRA CARVALHO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • DANIEL MENDES PEREIRA ARDISSON DE ARAUJO
  • MIRTES FREITAS LIMA
  • MÁRCIO MARTINELLO SANCHES
  • RITA DE CASSIA PEREIRA CARVALHO
  • Data: 19/12/2023

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  • O tomateiro (Solanum lycopersicum L.) é uma das hortaliças mais importantes tanto economicamente quanto socialmente para o Brasil. Os custos de produção e os níveis de produtividade dessa cultura sofrem oscilações recorrentes devido a diversos fatores, dentre eles se destacam as doenças tais como as begomoviroses (causadas por um complexo de espécies de begomovírus). Esses patógenos possuem uma ou duas moléculas de DNA circular de fita simples, encapsidados separadamente em partículas de 18-30 nanômetros. Begomovírus de genoma bipartido (apresentando os componentes DNA–A e DNA–B) predominam em tomateiro no Novo Mundo, sendo transmitidos por diferentes espécies crípticas do complexo Bemisia tabaci. Esses vetores apresentam hábitos alimentares polífagos apresentando extenso círculo de hospedeiras, incluindo diversas plantas daninhas. A introdução de B. tabaci Middle East Asia Minor 1 – MEAM-1 (= biótipo B) se deu no início da década de 1990, desencadeando epidemias de begomoviroses em tomateiro, com aumento exponencial no número de espécies de Begomovirus. A presença de plantas daninhas, principalmente da família Solanaceae, apresenta um papel de grande importância como reservatório de begomovírus que afetam o tomateiro. Novas espécies virais têm sido relatadas em plantas daninhas, sendo que tais interações propiciam a ocorrência de mecanismos naturais geradores de variabilidade genética, que podem levar à geração de novas variantes virais. O advento da tecnologia de High Throughput Sequencing (HTS) tem proporcionado a descoberta de novas espécies virais associadas com o cultivo do tomateiro. Neste contexto, o presente trabalho tem como um dos objetivos estudar a diversidade viral no tomateiro e plantas daninhas da família Solanaceae. Cento e trinta e cinco (135) amostras foliares de tomateiro e plantas daninhas exibindo sintomas típicos de begomovírus (clorose apical, mosaico dourado e pontuações cloróticas) foram coletadas nas regiões Norte (15), Nordeste (43), Sul (11), Centro Oeste (45), Sudeste (18) e Uruguai (3). As coletas foram realizadas no período de 2003 a 2022, sendo analisadas amostras foliares de S. lycopersicum (92), S. aethiopicum (4), S. paniculatum (3), S. sessiliflorum (1), S. melongena (4), S. mammosum (1), espécies de Capsicum (12), Nicandra physalodes (8), espécies de Physalis (6), S betaceum (2), S. viarum e (1) S. americanum (1). As amostras coletadas foram selecionadas usando como critérios ano/local de coleta. O DNA total extraído foi usado como molde para amplificação por círculo rolante (RCA). Inicialmente, a RCA de cada amostra foi utilizada para confirmação da presença de begomovírus por meio de ensaios de PCR usando primers degenerados para o DNA–A (PAR1c496 e PAL1v1978) e para o DNA–B (PBL e CRC). Após esta etapa, RCA das 135 amostras foram empregadas para formar um pool e sequenciadas em uma plataforma Ilumina NovaSeq 6000. Foram obtidos 19.735.294 milhões reads. Esses reads foram usados para montagens dos contigs no CLC Genomics Workbench 11. Foram obtidos 41.659 contigs sendo que 173 deles exibiram após análises com RefSeqViral identidades com begomovírus (170), topilevírus (1) gemycircularvírus (1) e um alfasatélite. Dezesseis dos 170 contigs de begomovírus apresentaram identidade nucleotídica abaixo de 91%, sendo consistentes com o critério taxonômico atual de definição de novas espécies dentro do gênero Begomovirus. Os contigs C195, C18367 e C2046 apresentaram identidades de 99,1%, 99,67% e 99,92% com tomato apical leaf curl virus (ToALCV; MH539677), plant associated genomovirus 12 (MT214094) e espécies de Alphasatellitidae (MT214093), respectivamente. Com exceção de ToALCV, os outros vírus serão futuramente caracterizados de forma biológica e molecular. Outros três contigs foram considerados potenciais espécies dentro do gênero Begomovirus. Estes três contigs C16, C21 e C230 apresentaram 80%, 94% e 80% de identidade com Melochia mosaic virus (KT201151), tomato bright yellow mottle virus (KC791691) e ToBYMV (KC791691), respectivamente. O alinhamento entre os contigs C16, C21 e C230 mostrou uma organização genômica típica de begomovírus bipartidos e foram denominados como potenciais espécies novas. A região comum foi determinada e análises de iterons e outros motivos confirmaram vírus cognatos. Por outro lado, o contig C21 apresentou organização genômica típica de begomovírus monopartido, representando também uma potencial nova espécie viral. A partir da utilização de HTS foi possível observar a presença de altos níveis de variabilidade genética e de diversidade de begomovírus em membros da família Solanaceae, indicando um relevante papel como reservatórios virais. Ações de pesquisa estão sendo conduzidas visando a produção de clones infecciosos para desvendar gama de hospedeiras bem como fontes de resistência contra esses novos vírus.


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  • In Brazil, the tomato (Solanum lycopersicum L.) is one of the most important vegetable crops both economically and socially. The production costs and yield levels of this crop suffer recurrent fluctuations due to several factors, among which diseases such as begomoviruses (caused by a complex of Begomovirus species) stand out. These pathogens have one or two single-stranded circular DNA molecules, encapsidated in 18- 30 nanometer particles. Begomoviruses with a bipartite genome (presenting DNA–A and DNA–B components) predominate in tomato in the New World, being transmitted by different cryptic species of the Bemisia tabaci complex. These vectors have polyphagous feeding habits, being widely distributed, with an extensive circle of hosts, including several weeds. The introduction of B. tabaci Middle East Asia Minor 1 – MEAM-1 (= biotype B) took place in the early 1990s, triggering epidemics of begomoviruses in tomato, with an exponential increase in the number of Begomovirus species. The presence of weeds, mainly from the Solanaceae family, plays a very important role as reservoirs of tomato-infecting begomoviruses. New viral species have been reported in weeds, and such interactions increase the occurrence of natural mechanisms that generate genetic variability, which can lead to the surfacing of new viral variants. The advent of High Throughput Sequencing (HTS) technology has led to the discovery of new viral species associated with tomato cultivation. In this context, one of the objectives of this work is to study viral diversity in tomato and weeds from the Solanaceae family. One hundred and thirty-five (135) tomato and weed leaf samples exhibiting typical begomovirus-like symptoms (apical chlorosis, golden mosaic, and chlorotic spots) were collected in the North (15), Northeast (43), South (11), Center West (45), Southeast Brazil (18) and Uruguay (3). Collections were carried out from 2003 to 2022, and leaf samples were analyzed from S. lycopersicum (92), S. aethiopicum (4), S. paniculatum (3), S. sessiliflorum (1), S. melongena (4), S. mammosum (1), Capsicum species (12), Nicandra physalodes (8), Physalis species (6), S. betaceum (2), S. viarum (1), and S. americanum (1). These samples were selected using year/place of collection as criteria. The extracted total DNA was used as template for rolling circle amplification (RCA). Initially, the RCA of each sample was used to confirm the presence of begomovirus via PCR assays using degenerate primers for DNA–A (PAR1c496 and PAL1v1978) and for DNA–B (PBL and CRC). After this step, the RCA products of the 135 samples were used to form a pool and sequenced on an Ilumina NovaSeq 6000 platform. A total of 19,735,294 million reads was obtained. These reads were used to assemble contigs in CLC Genomics Workbench 11. 41,659 contigs were obtained, 173 of which showed (after analysis with RefSeqViral) identities with begomoviruses (170), topilevirus (1), gemycircularvirus (1) and one alphasatellite. Sixteen out of the 170 begomovirus-like contigs showed nucleotide identity below 91%, being consistent with the current taxonomic criteria for defining new species within the genus Begomovirus. Contigs C195, C18367 and C2046 showed identities of 99.1%, 99.67% and 99.92% with tomato apical leaf curl virus (ToALCV; MH539677), plant associated genomovirus 12 (MT214094), and Alphasatellitidae species (MT214093), respectively. With the exception of ToALCV, the other viruses will be fully characterized in the future. Three contigs were considered as potential novel species within the Begomovirus genus. These contigs (C16, C21 and C230) showed 80%, 94% and 80% identity with melochia mosaic virus (KT201151), tomato bright yellow mottle virus (KC791691) and ToBYMV (KC791691), respectively. The alignment of these three contigs showed a typical genomic organization of bipartite begomoviruses. The common regions of C16 and C230 were determined and analyzes were carried out with their iterons and other motifs verifying them as cognate bipartite genomes. On the other hand, contig C21 displayed a typical genomic organization of a monopartite begomoviruses, also representing a potential new viral species. In conclusion, with the employment of HTS it was possible to observe the presence of high levels of genetic variability and diversity of begomoviruses in members of the Solanaceae family, indicating their relevant role as viral reservoirs. Research actions are being conducted aimed at producing infectious clones to uncover the range of hosts as well as sources of resistance against these new viruses.

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  • JOYCE PEREIRA DE SOUZA PAES
  • “Monitoramento de nematoides em cultivo comercial de bananeira Nanica irrigada e avaliação de agentes de controle biológico e químico ao nematoide-das-galhas em bananeiras Cv. Nanica e BRS Princesa”.

  • Orientador : JUVENIL ENRIQUE CARES
  • MEMBROS DA BANCA :
  • JUVENIL ENRIQUE CARES
  • CLEBER FURLANETTO
  • LARISSA DE BRITO CAIXETA VASCONCELOS
  • JADIR BORGES PINHEIRO
  • Data: 20/12/2023

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  • A bananicultura é frequentemente afetada pelo ataque de fitonematoides. Assim, os produtores vêm buscando opções de controle que minimizem as perdas e que não sejam nocivos ao ambiente. O objetivo da pesquisa foi avaliar a eficiência das medidas de controle adotados em um bananal de 200 ha na região oeste da Bahia. Para isso, a flutuação populacional dos nematoides fitoparasitas e de vida livre foi monitorada por meio de amostras de solo e raízes coletadas em 54 pontos georreferenciados da fazenda a cada 3-4 meses durante dois anos. Foi realizada a extração dos nematoides das raízes e do solo. Os fitonematoides foram identificados e quantificados sob microscópio óptico a nível de espécie e os de vida livre a nível de grupo trófico. Foram então gerados mapas da distribuição e do nível populacional, e analisada a flutuação populacional dos nematoides em função da aplicação dos agentes biológicos de controle (Bacillus subtilis, B. licheniformis, B. amyloliquefaciens e Trichoderma asperellum). Após seis ciclos de coletas, foi possível observar uma tendência geral de redução populacional dos nematoides fitoparasitas, e progressivo aumento da presença dos nematoides de vida livre no bananal, no entanto essa redução foi mais acentuada para a espécie Helicotylenchus multicinctus do que para Radopholus similis, Meloidogyne incognita e M. javanica, indicando uma maior vulnerabilidade dos nematoides que passam maiores períodos no solo. As populações de nematoides das galhas foram menos afetadas ao longo do tempo e em alguns pontos da fazenda sua presença aumentou. Ao avaliar o efeito isolado dos antagonistas em ambiente controlado, notou-se uma perda de eficiência dos mesmos, indicando que as condições de testes em vasos favorecem muito a multiplicação dos nematoides em detrimento dos antagonistas, e que estes necessitam da interação de múltiplos fatores para exercerem o efeito desejado no controle. Agentes de controle biológicos contribuem para reduzir o impacto do parasitismo dos nematoides nos cultivos de banana, porém, maiores esforços são necessários para o desenvolvimento de estratégias eficientes de controle dos nematoides das galhas.


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  • Banana crops are often affected by the attack of plant-parasitic nematodes. Therefore, growers have been seeking control options that minimize losses and are not harmful to the environment. This study aimed to evaluate the effectiveness of control measures adopted in a 200-hectare banana plantation in the western region of Bahia. For this purpose, the population fluctuation of both plant-parasitic and free-living nematodes was monitored through soil and root samples collected at 54 georeferenced points on the farm every 3-4 months for two years. Nematodes were extracted from both roots and soil. Plant-parasitic nematodes were quantified and identified at the species level, while freeliving nematodes were identified at the trophic group level. Maps of distribution and population level were then generated, and the population fluctuation of nematodes was analyzed in relation to the application of biological control agents (Bacillus subtilis, B. licheniformis, B. amyloliquefaciens, and Trichoderma asperellum). After six collection cycles, it was possible to observe a general trend of population reduction among plantparasitic nematodes and a progressive increase in the presence of free-living nematodes in the banana plantation. However, this reduction was more pronounced for the species Helicotylenchus multicinctus than for Radopholus similis, Meloidogyne incognita, and M. javanica, indicating a higher vulnerability of nematodes that spend longer periods in the soil. Root-knot nematode populations were less affected over time, and in some areas of the farm, their presence increased. When evaluating the isolated effect of antagonists in a controlled environment, a loss of efficiency was noted, suggesting that the test conditions in pots favor nematode multiplication at the expense of antagonists. Antagonists require the interaction of multiple factors to achieve the desired control effect. Biological control agents contribute to reducing the impact of nematode parasitism in banana cultivation, but greater efforts are needed to develop effective strategies for controlling root-knot nematodes.

Teses
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  • Leticia Dias de Freitas
  • "INTERFERÊNCIA NA EXPRESSÃO GÊNICA DE Meloidogyne incognita DURANTE PARASITISMO E RESPOSTA DE Musa acuminata FRENTE A ESTRESSES CONTRASTANTES".

  • Orientador : ROBERT NEIL GERARD MILLER
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ROBERT NEIL GERARD MILLER
  • JUVENIL ENRIQUE CARES
  • LEONARDO SILVA BOITEUX
  • MARIA EUGENIA LISEI DE SA
  • JANSEN RODRIGO PEREIRA SANTOS
  • Data: 27/01/2023

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  • Durante seu ciclo de vida, as plantas enfrentam diversos fatores limitantes à sua produção, podendo estes serem de origem abiótica ou biótica, ocorrendo isolados ou simultaneamente. Visando refrear ou impedir o avanço prejudicial de tais fatores, os vegetais possuem um sistema imune que sinaliza possíveis ameaças e ativa diferentes tipos de respostas, como a produção de espécies reativas de oxigênio, transcrição de genes estresse-específicos, entre outros. A seca e os nematóides são restrições à agricultura global que podem ocorrer simultaneamente. A banana (Musa spp.), embora esteja entre as frutas mais consumidas no mundo, é suscetível tanto ao estresse hídrico nas áreas afetadas, quanto à infecção pelo nematóide endoparasita Meloidogyne incognita. Por outro lado, favorecidos por eventos evolutivos, os fitopatógenos adquiriram ao longo do tempo, a capacidade de burlar tais respostas, ou ainda, induzir o hospedeiro a produzir compostos que irão favorecer o processo infeccioso. Os nematoides-das-galhas, polífago e amplamente disperso, injeta na célula hospedeira efetores que irão atuar em diferentes níveis no sistema imune vegetal, impedindo que as respostas de defesa sejam ativadas. O objetivo deste estudo foi caracterizar a resposta do transcritoma radicular no genótipo G075 de Musa acuminata tolerante à seca durante as respostas à seca, infecção por M. incognita e durante estresses cruzados abiótico e biótico combinados; além disso, após identificar genes possivelmente efetores relevantes ao parasitismo de M. incognita, estes foram validados por meio da tecnologia de RNA interferente em plantas de tabaco transgênicas. Amostras de RNA total de raízes foram extraídas de G-075 21 dias após somente inoculação com juvenis J2 de M. incognita, após déficit hídrico, após estresse biótico e abiótico combinados, ou controle não estressado. As bibliotecas de cDNA foram sequenciadas em pares usando a tecnologia lllumina NovaSeq 6000 S4. Sequências de alta qualidade foram mapeadas contra o genoma referência M. acuminata ssp. malaccensis var. Pahang (versão 4), com genes diferencialmente expressos (DEGs) identificados e classificados de acordo com o enriquecimento da ontologia gênica. A análise fisiológica da condutância estomática confirmou respostas ao estresse hídrico no genótipo tolerante 14 dias após a retirada da água. De 34.317 transcritos de genes mapeados para modelos de genes no genoma de referência de Musa, um total de 5.090 DEGs foram identificados em todos os tratamentos. Destes, 573 genes diferencialmente expressos (DEGs) foram identificados em bibliotecas infectadas com nematoide em relação ao controle não inoculado. A análise de enriquecimento revelou termos GO superrepresentados relacionados à atividade catalítica, atividade oxidorredutase, ligação a carboidratos e ligação a ácidos nucleicos. Um total de 2.834 DEGs potencialmente envolvidos em estresse hídrico foram identificados, com termos GO super-representados compreendendo resposta ao estímulo, atividade catalítica e ligação a ácidos nucleicos. Para o estresse cruzado, foram identificados 1.683 DEGs responsivos, dentro das categorias de GO enriquecidas de resposta a estímulo, atividade catalítica, atividade de oxidorredutase e ligação a ácidos nucleicos. Por outro lado, a partir de análises de bioinformática de transcritoma obtido de raízes de tomateiro infectado por M. incognita, 20 sequências gênicas foram selecionadas e tiveram a expressão validada via RT-qPCR. Destes, 6 genes foram selecionados e vetores de RNAi host delivered foram desenhados utilizando-se de parte de suas sequências. Os vetores foram inseridos em explantes de tabaco via agroinfiltração, e eventos transgênicos obtidos na geração T1, foram confrontados em bioensaio de inoculação com juvenis J2 de M. incognita, avaliados 60 dias após inoculação. Apenas um de três eventos transgênicos pertencentes à construção gênica 21700 obteve diferença significativa para fator de reprodução, número de ovos por grama de raiz e peso de raiz, quando comparado ao controle não transformado. A análise do transcritoma radicular do genótipo G-075 tolerante ao estresse hídrico, fornece uma maior compreensão da complexa regulação das respostas do hospedeiro que ocorrem durante o estresse hídrico, o estresse biótico e durante os estresses combinados. Os genes candidatos são apropriados para o desenvolvimento de estratégias de manejo de amplo espectro para esses múltiplos estresses com base no melhoramento genético de cultivares superiores. Ademais, identificar genes relevantes ao parasitismo do nematoide, principalmente na fase inicial da infecção, permite o uso de tecnologias como a interferência do RNA visando a obtenção de plantas tolerantes a uma ou mais espécies de fitonematoides.


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2
  • Débora Gonçalves Pereira
  • "Phytophthora capsici: Diversidade e resistência em Solanum (Lycopersicon)".

  • Orientador : LEONARDO SILVA BOITEUX
  • MEMBROS DA BANCA :
  • LEONARDO SILVA BOITEUX
  • RITA DE CASSIA PEREIRA CARVALHO
  • CLEIA SANTOS CABRAL
  • JADIR BORGES PINHEIRO
  • KAMILA CAMARA CORREIA
  • Data: 28/02/2023

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  • Phytophthora capsici pode induzir perdas severas em várias culturas, incluindo o tomateiro (Solanum lycopersicum). O capítulo I: faz uma revisão desse patógeno e a dificuldade de manejo desse oomiceto principalmente devido a falta de cultivares resistentes e pela grande variação no perfil de virulência dos isolados do patógeno. No entanto, poucos trabalhos tem estudado fontes de resistência bem como os padrões de interação entre acessos de Solanum (Lycopersicon) e isolados neotropicais deste patógeno. No capítulo II: foi investigado a estrutura genética de 45 isolados classificados com base em aspectos morfológicos como P. capsici. Posteriormente, dez isolados de diferentes hospedeiras foram avaliados quanto a sua capacidade de causar doença em frutos de pimentão e plântulas da cultivar ‘Santa Clara’ e pimentão ‘Tico’. Isolados de diferentes estados do Brasil, e hospedeiras foram genotipados para cox2 (gene mitocondrial). Todos os 45 isolados avaliados com primer específico produziram amplicons de tamanho esperado, confirmando a identidade dos isolados como P. capsici. Os dois grupos de compatibilidade (A1 e A2) foram observados entre os isolados, mesmo entre coletas do mesmo local. Os isolados ‘PCa-31’, ‘PCp-183’, ‘PCp-167’, ‘PCa-29’, ‘PCa-31’, ‘PCp-183’, ‘PCp-167’ e ‘PCa-29’ causaram doenças nos frutos de pimentão, sendo possível visualizar micélio sobre o tecido infectado, quatro dias após a inoculação. Alguns isolados que causaram doença em frutos de pimentão, não causaram doença em plântulas de pimentão ‘Tico’ e ‘Santa Clara’, demonstrando que existe uma aparente interação tecido especifica para a ocorrência de doença. A analise das sequências do cox2 obtidas dessa coleção de isolados, indicaram que esse locus é eficiente como um preciso “barcoding” a nível de espécie em P. capsici. As relações filogenéticas observadas entre isolados nas árvores filogenéticas para cox2 não exibiram agrupamentos correlacionados ao grupo de compatibilidade, local de coleta ou planta hospedeira original. No capítulo III: três bioensaios controlados foram conduzidos visando avaliar a reação de 28 acessos de Solanum (Lycopersicon) contra uma coleção de sete isolados de P. capsici. Capsicum annuum ‘Tico’ foi usado como controle suscetível. As inoculações foram realizadas depositando-se uma suspensão (2 x 104 zoósporos por mL) ao redor do coleto das mudas. A taxa de mortalidade foi avaliada 14 dias após a inoculação. Todos os isolados (em todos os bioensaios) induziram sintomas severos em ‘Tico’ (100% de mortalidade). A linhagem S. lycopersicum ‘Hawaii 7996’ (resistente a espécies de Ralstonia) apresentou níveis superiores de resistência do tipo isolado-especifica para quatro de seis isolados, enquanto S. habrochaites ‘WIR 7924’ exibiu resistência a cinco de sete isolados. Dois dos 18 acessos de S. habrochaites (‘PI 127826’ e ‘PI 127827’) apresentaram uma resistência do tipo imunidade contra dois isolados de P. capsici. As respostas de resistência desses acessos não foram coincidentes, indicando a presença potencial de patótipos. Respostas instáveis de alguns acessos foi observada nos ensaios, indicando uma herança complexa ou penetrância incompleta da resistência. O desenvolvimento de cultivares com amplo espectro de resistência a múltiplos isolados de P. capsici é essencial para o manejo sustentável desse oomiceto patógeno altamente variável. Portanto, piramidar fatores de resistência de ‘Hawaii 7996’ e de acessos de S. habrochaites em um único genoma seria uma estratégia de melhoramento promissora visando desenvolver cultivares de tomate com resistência estável e de amplo espectro a uma ampla gama de isolados de P. capsici. Uma extensa variação no perfil de virulência tem sido observada para muitos isolados do patógeno, induzindo marcantes reações contrastantes entre acessos de hospedeiros. No entanto, nenhum trabalho extenso investigou os padrões de interação entre Solanum (Lycopersicon) e isolados do patógeno. No capítulo IV: foram conduzidos estudos visando identificar a presença de potenciais patótipos bem como a definição de um painel adequado de acessos de hospedeiros diferenciais nesse patossistema. Dezessete isolados virulentos (de diferentes plantas hospedeiras e regiões geográficas) foram utilizados para avaliar acessos de Solanum (Lycopersicon) que apresentaram níveis superiores de resistência a um ou mais isolados em bioensaios anteriores. Oito potenciais patótipos foram identificados de acordo com seus padrões de interação com nove acessos de Solanum (Lycopersicon). A cultivar S. lycopersicum ‘Santa Clara’ apresentou uma reação suscetível “universal” (100% de mortalidade para todos os isolados), enquanto ‘Hawaii 7996’ seguida por S. habrochaites ‘PI 127826’ e ‘PI 127827’ foram as principais fontes de amplo espectro de resistência, exibindo desempenho superior contra uma ampla gama de isolados. Estudos de herança e mapeamento desses fatores de resistência do tipo patótipo-específica de cada acesso facilitarão sua incorporação em cultivares comerciais. Esses oito acessos informativos de Solanum (Lycopersicon) são sugeridos como acessos de hospedeiros diferenciais para esse patossistema e podem fornecer um panorama mais preciso dos patótipos que ocorrem em campo por meio de bioensaios simples baseados na capacidade dos isolados de “quebrar” esse conjunto único de genes específicos deste germoplasma. No capítulo V: Estudos de herança foram conduzidos para determinar a base genética da resistência de S. habrochaites ‘PI 127827’. Cruzamentos foram efetuados com a acesso suscetível ‘Ponderosa’. Populações F1 e F2 foram obtidas e inoculadas com uma suspensão de zoósporos do isolado ‘PCp-182’. A distribuição de frequência de indivíduos resistentes e suscetíveis (avaliada pelo teste qui-quadrado) indicou um bom ajuste para um modelo epistático (15:1) envolvendo dois fatores genéticos dominantes em duplicata. Desta forma, as informações geradas no presente trabalho fornecem elementos cruciais para o estabelecimento de uma base cientifica e tecnológica para o desenvolvimento de cultivares de tomateiro com resistência estável e durável contra um patógeno com amplo círculo de plantas hospedeiras.


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  • Phytophthora capsici can induce severe losses in several crops, including tomato (Solanum lycopersicum). Chapter I: reviews this pathogen and how difficult is the management of this oomycete, mainly due to the lack of resistant cultivars and the wide variation in the virulence profile of the pathogen’s isolates. However, few studies have studied sources of resistance as well as interaction patterns between Solanum accessions (Lycopersicon) and neotropical isolates of this pathogen. In chapter II: the genetic structure of 48 isolates classified as P. capsici based on morphological aspects was investigated. Subsequently, ten isolates from different hosts were evaluated for their ability to cause disease in sweet pepper fruits and seedlings of the ‘Santa Clara’ and ‘Tico’ sweet peppers. Isolates from different Brazilian states and hosts were genotyped for cox2 (mitochondrial gene). All 48 isolates evaluated with primer-specific produced amplicons of the expected size, confirming the identity of the isolates as P. capsici. The two compatibility groups (A1 and A2) were observed among the isolates, even among collections from the same location. The isolates ‘PCa-31’, ‘PCp-183’, ‘PCp-167’, ‘PCa-29’, ‘PCa-31’, ‘PCp-183’, ‘PCp-167’, and ‘PCa-29’ caused diseases in bell-pepper fruits, being possible to visualize mycelium on the infected tissue, four days after inoculation. Some isolates that caused disease in bell-pepper fruits did not cause disease in seedlings of ‘Tico’ and ‘Santa Clara’, demonstrating that there is an apparent tissue-specific interaction for the occurrence of disease. The analysis of the cox2 sequences obtained from this collection of isolates indicated that this locus is efficient as a precise “barcoding” at the species level in P. capsici. The phylogenetic relationships observed among isolates in the phylogenetic trees for cox2 did not show clusters correlated to compatibility group, collection site or original host plant. In chapter III: studies were conducted to identify the presence of potential pathotypes as well as the definition of an adequate panel of accessions of differential hosts in this pathosystem. Seventeen virulent isolates (from different host plants and geographic regions) were used to evaluate accessions of Solanum (Lycopersicon) that showed superior levels of resistance to one or more isolates in previous bioassays. Eight potential pathotypes were identified according to their interaction patterns with nine accessions of Solanum (Lycopersicon). The cultivar S. lycopersicum ‘Santa Clara’ exhibited a “universal” susceptible reaction (100% mortality for all isolates), while ‘Hawaii 7996’ followed by S. habrochaites ‘PI 127826’ and ‘PI 127827’ were the main sources broad-spectrum resistance, exhibiting superior performance against a wide range of isolates. Inheritance studies and mapping of these pathotype-specific resistance factors for each accession will facilitate their incorporation into commercial cultivars. These eight informative accessions of Solanum (Lycopersicon) are suggested as differential host accessions for this pathosystem and may provide a more accurate picture of the pathotypes that occur in the field through simple bioassays based on the capacity of the isolates to “breakdown” this unique set of specific genes of this germplasm. In chapter IV: three controlled bioassays were conducted to evaluate the reaction of 28 accessions of Solanum (Lycopersicon) against a collection of seven P. capsici isolates. Capsicum annuum ‘Tico’ was used as a susceptible control. Inoculations were performed by depositing a suspension (2 x 104 zoospores per mL) around the crown area of the seedlings. The mortality rate was evaluated 14 days after inoculation. All isolates (in all bioassays) induced severe symptoms in ‘Tico’ (100% mortality). The accession S. lycopersicum ‘Hawaii 7996’ (resistant to Ralstonia species) showed superior levels of isolate-specific resistance to four out of six isolates, while S. habrochaites ‘WIR 7924’ exhibited resistance to five out of seven isolates. Two of the 18 accessions of S. habrochaites (‘PI 127826’ and ‘PI 127827) displayed immunity-like resistance against two P. capsici isolates. The resistance responses of these accessions were not coincident, indicating the potential presence of pathotypes. Unstable responses of some accessions were observed in the trials, indicating complex inheritance or incomplete penetrance of the resistance. The development of cultivars with a broad-spectrum of resistance to multiple P. capsici isolates is essential for the sustainable management of this highly variable pathogenic oomycete. Therefore, pyramiding resistance factors from ‘Hawaii 7996’ and S. habrochaites accessions into a single genome would be a promising breeding strategy aimed at developing tomato cultivars with stable, broad-spectrum resistance to a wide range of P. capsici isolates. Extensive variation in the virulence profile has been observed for many pathogen isolates, inducing sharp contrasting reactions among host accessions. However, no extensive work has investigated the interaction patterns between Solanum (Lycopersicon) and pathogen isolates. In Chapter V: Inheritance studies were conducted to determine the genetic basis of S. habrochaites ‘PI 127827’ resistance. Crosses were made with the susceptible accession ‘Ponderosa’. The F1 and F2 populations were obtained and inoculated with a zoospore suspension of isolate ‘PCp-182’. The frequency distribution of resistant and susceptible plants in the F2 generation (evaluated by the Chi-square test) indicated a good fit for an epistatic model (15:1) involving two genetic factors in duplicate. In this way, the information generated in the present work provides crucial elements for the establishment of a scientific and technological base for the development of tomato cultivars with stable and durable resistance against a pathogen with a wide range of host plants.

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  • Rildo Alexandre Fernandes da Silva
  • "Diversidade e identificação de fungos fitopatogênicos em frutos não convencionais no Brasil ".

  • Orientador : DANILO BATISTA PINHO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • MARIA ALVES FERREIRA
  • Flávia Rodrigues Barbosa
  • DANILO BATISTA PINHO
  • ROBERT NEIL GERARD MILLER
  • WILLIE ANDERSON DOS SANTOS VIEIRA
  • Data: 28/07/2023

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  • Frutos não convencionais à agricultura brasileira, como Syzygium jambos (Myrtaceae) são amplamente estudados para uso medicinal, mas as doenças que deterioram esses frutos são negligenciadas. Os gêneros de fungos das famílias Nectriaceae, Bionectriaceae e Botryosphaeriaceae causam doenças importantes em plantas de importância agrícola e florestal, mas raramente são relatados em espécies nativas e/ou causando podridão de frutos. A identificação desses fungos é desafiadora, especialmente o grupo Calonectria-like (Nectriaceae) por englobar fungos relacionados filogeneticamente e morfologicamente ao gênero Calonectria. Desde 1995, a submissão de sequências de diferentes regiões genômicas foi consolidado no GenBank para o reconhecimento das espécies filogenéticas. Essa regra facilitou a identificação de espécies, mas a falta de uniformidade e o número crescente de dados dificulta ou impossibilita os estudos de gama de hospedeiros e distribuição geográfica. Portanto, esse estudo teve o objetivo de realizar uma meta-análise das informações disponíveis no GenBank para os fungos do complexo Calonectria-like e identificar morfo-molecularmente os isolados de Calonectria-like, Clonostachys, Cylindrocladiella, Gliocephalotrichum, Gliocladiopsis e Neofusicoccum obtidos a partir de frutos coletados no Distrito Federal, Goiás, Minas Gerais, Paraná, Pernambuco, Santa Catarina e São Paulo. A meta-análise revelou divergências entre as regiões genômicas depositadas para cada isolado, sendo que as sequências da região fator de elongação (n=5.125) e beta-tubulina (n=5.287) são mais representativas em relação a calmodulina, histona, RNA Polimerase 2, espaçador interno transcrito, e a subunidade maior do ribossomo (28S rDNA). O intercâmbio de amostras entre os grupos de pesquisa proporcionou o “Efeito Matryoshka” evidenciado pela super-representação de isolados. A análise revela que 78,3% das sequências analisadas possuem informações sobre o local de coleta enquanto apenas 12% possuem informações sobre o substrato/hospedeiro. Enquanto a maioria dos gêneros possuem uma distribuição geográfica abrangente, os gêneros Curvicladiella e Xenocylindrocladium são restritos à América do Sul e Ásia, respectivamente, sendo que a maioria das espécies são encontradas no Brasil (90%) e na China (100%), respectivamente. Os 86 isolados identificados morfo-molecularmente pertencem aos gêneros Calonectria (n=15), Clonostachys (n=8), Cylindrocladiella (n=28), Gliocladiopsis (n=18), Gliocephalotrichum (n=2) e Neofusicoccum (n=15). Desse total, sete espécies conhecidas foram documentadas enquanto uma, duas e três espécies novas serão propostas para os gêneros Clonostachys, Calonectria e Cylindrocladiella, respectivamente. As espécies Cylindrocladiella vitis, Gliocladiopsis hennebertii e Neofusicoccum occulatum e N. umdonicola são relatadas pela primeira vez no Brasil enquanto novas combinações de hospedeiras foram registradas para C. pseudocholeuca, C. rogersoniana, Cy. infestans, Cy. lageniformis, Cy. peruviana, Gliocephalotrichum simplex, Gliocladiopsis tenuis, N. batangarum, e N. parvum em frutos de Dypsis madagascariensis, Eugenia aggregata, Eugenia involucrata, Euterpe edulis, Spondias mombin, Syzygium jambos e Terminalia catappa. Esse estudo demonstra a necessidade de levantamentos abrangentes sobre a diversidade de espécies fúngicas em plantas nativas e alerta sobre o risco de transmissão para as plantas de interesse econômico.


  • Mostrar Abstract
  • Unconventional fruits in Brazilian agriculture, such as Syzygium jambos (Myrtaceae), are widely studied for medicinal use, but the diseases that deteriorate these fruits are neglected. Fungal genera from the families Nectriaceae, Bionectriaceae, and Botryosphaeriaceae cause significant diseases in agriculturally and commercially important plants, but they are rarely reported in native species and/or causing fruit rot. The identification of these fungi is challenging, especially the Calonectria-like group (Nectriaceae) that includes phylogenetically and morphologically related fungi to the genus Calonectria. Since 1995, the submission of sequences from different genomic regions has been consolidated in GenBank for the recognition of phylogenetic species. This rule has facilitated species identification, but the lack of uniformity and the increasing volume of data make it difficult or even impossible to study host range and geographical distribution comprehensively. Therefore, this study aimed to conduct a meta-analysis of the information available in GenBank for Calonectria-like fungal complex and to morpho-molecularly identify the isolates from the Calonectria-like, Clonostachys, Cylindrocladiella, Gliocephalotrichum, Gliocladiopsis and Neofusicoccum obtained from fruits collected in Distrito Federal, Goiás, Minas Gerais, Paraná, Pernambuco, Santa Catarina and São Paulo. The meta-analysis revealed discrepancies among the genomic regions deposited for each isolate, with the sequences from the elongation factor region (n=5,125) and beta-tubulin region (n=5,287) being more representative compared to calmodulin, histone, RNA Polymerase 2, internal transcribed spacer, and the large ribosomal subunit (28S rDNA). The exchange of samples between research groups led to the "Matryoshka Effect," evidenced by the over-representation of isolates. The analysis reveals that 78.3% of the analyzed sequences have information about the collection location, while only 12% have information about the substrate/host. While most genera have a broad geographical distribution, the genera Curvicladiella and Xenocylindrocladium are restricted to South America and Asia, respectively, with the majority of species found in Brazil (90%) and China (100%), respectively. The 86 morphomolecularly identified isolates belong to the following genera: Calonectria (n=15), Clonostachys (n=8), Cylindrocladiella (n=28), Gliocladiopsis (n=18), Gliocephalotrichum (n=2), and Neofusicoccum (n=15). Among these, seven known species have been documented, while one, two, and three new species will be proposed for Clonostachys, Calonectria and Cylindrocladiella genera, respectively. The species Cylindrocladiella vitis, Gliocladiopsis hennebertii, Neofusicoccum occulatum, and N. umdonicola are reported for the first time in Brazil while new host combinations were recorded for C. pseudocholeuca, C. rogersoniana, Cy. infestans, Cy. lageniformis, Cy. peruviana, Gliocephalotrichum simplex, Gliocladiopsis tenuis, N. batangarum, and N. parvum on fruits of the Dypsis madagascariensis, Eugenia aggregata, Eugenia involucrata, Euterpe edulis, Spondias mombin, Syzygium jambos and Terminalia catappa. This study demonstrates the need for comprehensive surveys on the diversity of fungal species in native plants and highlights the risk of transmission to economically important plants.

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  • Tiago Silva Jorge
  • "Groundnut ringspot orthotospovirus (GRSV) em alface e novas hospedeiras: Identificação de genes de suscetibilidade via análise transcritômica, busca por novas fontes de resistência natural e mobilização do gene de resistência Sw-5b do tomateiro para a alface via transgenia "

  • Orientador : LEONARDO SILVA BOITEUX
  • MEMBROS DA BANCA :
  • LEONARDO SILVA BOITEUX
  • RITA DE CASSIA PEREIRA CARVALHO
  • ROBERT NEIL GERARD MILLER
  • Rosana Rodrigues
  • SIMONE DA GRAÇA RIBEIRO
  • Data: 30/08/2023

  • Mostrar Resumo
  • A alface (Lactuca sativa L.) é uma das principais hortaliças folhosas no Brasil e no mundo. As doenças causadas por um complexo de espécies do gênero Orthotospovirus, incluindo groundnut ringspot orthotospovirus (GRSV) e tomato spotted wilt orthotospovirus (TSWV) estão entre as mais importantes desta hortaliça. GRSV é a espécie viral predominante no Brasil e, até o presente momento, não estão disponíveis cultivares de alface com níveis adequados de resistência. A presente tese foi organizada em cinco capítulos. Os capítulos I & II apresentam uma revisão sobre esse complexo viral e sobre os avanços obtidos através do melhoramento clássico e biotecnológico visando resistência à orthotospovirus nas culturas da alface, Capsicum e tomateiro. No Capítulo III, foram conduzidos experimentos visando identificar novas fontes de resistência genética à orthotospovirus em germoplasma de alface cultivada e de espécies silvestres. Sessenta e cinco (65) acessos de Lactuca foram avaliados inicialmente em condições de inoculo natural. Onze (11) acessos (apresentando baixas incidências/severidades de sintomas) foram selecionados para os ensaios em casa de vegetação via inoculação mecânica. Cinco isolados de diferentes de orthotospovirus (três isolados de GRSV e dois isolados de TSWV) foram utilizados. Três acessos avaliados (‘Bedford’, ‘Belíssimo’ e ‘UC12100’) apresentaram valores baixos de incidência viral (= altos níveis de tolerância). Nenhum acesso apresentou respostas do tipo imunidade. Este é o primeiro estudo identificando fontes de tolerância genética ao GRSV. No capítulo IV, uma análise transcritômica foi conduzida visando identificar genes diferencialmente expressos entre plantas inoculadas e não inoculadas durante a interação entre a cultivar suscetível ‘Salinas’ e um isolado de GRSV. O RNA total das plantas foi coletado em cinco períodos após a inoculação (1 hora, 6 horas, 24 horas, 48 horas e 7 dias). A dinâmica da replicação viral ao longo dos diferentes períodos foi determinada via PCR em tempo real. O tempo mais adequado para análise transcritômica foi o de 48 horas após inoculação, quando ocorreu o início da multiplicação viral nos tecidos foliares hospedeiros. As amostras então foram submetidas ao processo de RNA-seq. Foram caracterizados 273 genes diferencialmente expressos nos contrastes entre plantas inoculadas versus não-inoculadas, incluindo diferentes categorias de funções gênicas. No capítulo V, eventos cisgênicos de alface contendo o gene de resistência Sw-5b do tomateiro foram desafiados em condições controladas de inoculação com um isolado de GRSV. A avaliação da eficácia dos eventos foi realizada através da confirmação da presença do vírus por avaliação visual e sorológica de plantas doentes, com posterior extração de ácidos nucléicos e PCR com primers específicos. Análises também foram conduzidas visando confirmar inserção genômica do gene Sw-5b e a presença de seus transcritos em tecido foliar de alface. As alfaces transformadas com o gene Sw-5b apresentaram elevada suscetibilidade ao GRSV, com algumas poucas plantas assintomáticas. O produto gênico do Sw-5b e seu transcrito foram detectados tanto em plantas sintomáticas quanto em assintomáticas, indicando que a transferência do gene Sw-5b isoladamente não foi suficiente para conferir resistência ao GRSV em alface. No capítulo VI, foram conduzidos ensaios visando a caracterização de novas espécies de plantas cultivadas ou plantas daninhas hospedeiras de naturais ou experimentais de GRSV. Três culturas foram relatadas como novas hospedeiras naturais, incluindo a chicória (Cichorium endivia), o almeirão (Cichorium intybus) e a berinjela (Solanum melongena). Trinta acessos do banco ativo de jurubebas foram desafiados com um isolado de GRSV com o intuito de caracterizar novas hospedeiras experimentais. Todos os acessos se mostraram suscetíveis e o resultado foi confirmado por teste sorológico dot-ELISA. Foram relatadas como novas hospedeiras experimentais de GRSV acessos S. macrocarpon, S. acanthodes, S. viarum, S. subinerme, S. scuticum, S. stramoniifolium e S. sisymbriifolium. A presente tese fornece novas informações para estabelecer estratégias mais eficazes de melhoramento genético e de manejo de doenças induzidas por orthotospovírus em alface e outras plantas hospedeiras.


  • Mostrar Abstract
  • Lettuce (Lactuca sativa L.) is one of the main leafy vegetables in Brazil and worldwide. Diseases caused by a complex of Orthotospovirus species (including groundnut ringspot orthotospovirus – GRSV and tomato spotted wilt orthotospovirus – TSWV) are among the most important of this vegetable. GRSV is the predominant viral species in Brazil and, up to now, lettuce cultivars with adequate levels of resistance are not available. This thesis was organized into five chapters. Chapters I & II present a review of this viral complex and the advances obtained through classical and biotechnological resistance breeding to orthotospoviruses in lettuce, Capsicum, and tomato crops. In Chapter III, experiments were conducted to identify new sources of genetic resistance to orthotospoviruses in germplasm of cultivated and wild lettuce species. Sixty-five (65) Lactuca accessions were initially evaluated under field (natural) inoculum conditions. Eleven (11) accessions (displaying low incidence/severity of symptoms) were selected for greenhouse trials via mechanical inoculation. Five different orthotospovirus isolates (three GRSV isolates and two TSWV isolates) were used. Three evaluated accessions (‘Bedford’, ‘Belíssimo’, and ‘UC12100’) showed low values of viral incidence (= high tolerance levels). No accessions showed immunity-like responses. This is the first study identifying sources of genetic tolerance to GRSV. In chapter IV, a transcriptomic analysis was conducted to identify genes differentially expressed across inoculated versus non-inoculated lettuce plants during the interaction between the susceptible cultivar ‘Salinas’ and a GRSV isolate. The total RNA of the plants was collected in five periods after inoculation (1 hour, 6 hours, 24 hours, 48 hours, and 7 days). The dynamics of viral replication over different times was determined via real-time PCR. The best time for transcriptomic analysis was identified at 48 hours after inoculation, when viral multiplication in the host tissues was initiated. The samples were then submitted to the RNA-seq. A total of 273 genes was found to be differentially expressed in the contrasts between inoculated versus non-inoculated plants, including different categories of gene functions. In chapter V, cisgenic lettuce events containing the tomato Sw-5b resistance gene were challenged under controlled inoculation conditions with a GRSV isolate. The evaluation of the effectiveness of the events was carried out by confirming the presence of the virus by visual and serological evaluation of diseased plants, with subsequent nucleic acid extraction and PCR with virus-specific primers. The genomic insertion of the Sw-5b gene and the presence of its transcripts were also evaluated in lettuce leaf tissues. Lettuce transformed with the Sw-5b gene showed high susceptibility to GRSV, with only a few asymptomatic plants. The Sw-5b gene product and its transcripts were detected in both symptomatic and asymptomatic plants, indicating that the transfer of this gene alone was not effective to provide resistance to GRSV in lettuce. In chapter VI, tests were conducted aiming at the characterization of new natural or experimental host species of GRSV among crops and weeds. Three crops have been reported as new natural hosts, including Cichorium endive, Cichorium intybus, and eggplant (Solanum melongena). Thirty accessions from the germplasm bank of jurubebas were challenged with a GRSV isolate to identify new potential experimental hosts. All accessions were susceptible. This result was confirmed by dot-ELISA test. Accessions of S. macrocarpon, S. acanthodes, S. viarum, S. subinerme, S. scuticum, S. stramoniifolium, and S. sisymbriifolium were reported as new experimental hosts of GRSV. This thesis provides new information that will help to establish more effective breeding and management strategies of diseases induced by orthotospoviruses in lettuce and other host crops.

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  • Karoliny de Almeida Souza Americo
  • "Ação nematicida de Bacillus methylotrophicus sobre Meloidogyne enterelobii e alterações fisiológicas induzidas pelo nematoide em goiabeiras tratadas com o bionematicida".

  • Orientador : JUVENIL ENRIQUE CARES
  • MEMBROS DA BANCA :
  • JUVENIL ENRIQUE CARES
  • MAURICIO ROSSATO
  • SUELI CORRÊA MARQUES DE MELLO
  • JADIR BORGES PINHEIRO
  • JANSEN RODRIGO PEREIRA SANTOS
  • Data: 12/12/2023

  • Mostrar Resumo
  • A fotossíntese, a condutância estomática e a transpiração são atividades fisiológicas de plantas que influenciam no potencial produtivo das culturas. A interferência dos nematoides das galhas na fisiologia da planta ainda é pouco estudada, assim como a capacidade de rizobactérias amenizar os danos fisiológicos na planta causados por nematoides. A ausência de métodos de controle alternativos ao nematoide Meloidogyne enterolobii dificultam o manejo eficiente e sustentável ao meio ambiente. Os objetivos desta pesquisa foram avaliar in vitro o efeito de um bionematicida, de ingrediente ativo Bacillus methylotrophicus sobre os ovos e juvenis de M. enterolobii e monitorar ao longo do tempo alterações na fisiologia de goiabeira inoculadas com M. enterolobii e tratadas com o bionematicida. Foram realizados experimentos in vitro sobre ovos e juvenis de M. enterolobii. Os tratamentos foram representados pelas concentrações de 1%, 10%, 25%, 50% e 70% do bionematicida, tendo o tratamento com água como controle. Foi utilizado o delineamento inteiramente casualizado com seis repetições e duas repetições no tempo. Os tratamentos com ovos foram avaliados aos 2, 4, 6, 8 e 10 dias após a incubação, através da contagem do número de ovos danificados. Os tratamentos com juvenis foram avaliados em intervalos de 24 até 96 horas pela contagem do número de juvenis mortos. O monitoramento da atividade fisiologia da goiabeira foi avaliado em casa de vegetação e em campo e os tratamentos representados por: 1) goiabeira `Pedro Sato´ não inoculada e não tratada com B. met (controle); 2) goiabeira `Paluma´ não inoculada e não tratada com B. met (controle); 3) `Pedro Sato´ não inoculada e tratada com B. met; 4) `Paluma´ não inoculada e tratada com B. met; 5) `Paluma´ inoculada e não tratada com B. met; 6) `Pedro Sato´ inoculada e não tratada com B. met; 7) `Pedro Sato´ inoculada e tratada com B. met e 8) `Paluma´ inoculada e tratada com B.met. Os tratamentos foram dispostos em DIC e DBC, em casa de vegetação e no campo, respectivamente. Foram realizadas quatro aplicações do bionematicida, nas dosagens de 3 mL/L de água por planta em casa de vegetação e 1 mL/L de água por planta no campo. Entre a segunda e a terceira aplicação as plantas foram inoculadas com 5000 ovos e eventuais juvenis de M. enterolobii em casa de vegetação e 6000 ovos e eventuais juvenis de M. enterolobii no campo. Em casa de vegetação foram realizadas sete avaliações dos parâmetros fisiológicos das goiabeiras (condutância estomática, eficiência no uso da água, fotossíntese e transpiração) e seis avaliações do teor de clorofila total ao longo do ciclo de desenvolvimento da goiabeira. Aos 132 dias após a inoculação (DAI) as raízes foram pesadas e determinado o índice de galhas, índice de massas de ovos e o fator de reprodução. Em campo, foram realizadas 10 avaliações dos parâmetros fisiológicos das goiabeiras (condutância estomática, eficiência no uso da água, eficiência de carboxilação, fotossíntese e transpiração) e foi estimada a produtividade através da colheita e posterior pesagem dos frutos. In vitro os danos aos ovos foram crescentes para todos os tratamentos, não havendo diferença entre as dosagens após seis dias de exposição. A mortalidade de J2 aumentou até as 48 horas nas dosagens mais baixas (1%, 10% e 25%), tendo permanecido próxima dos 100% nas dosagens mais altas (50% e 70%), e não houve diferença entre as dosagens após 48 horas de exposição. Em casa de vegetação, as alterações nos parâmetros fisiológicos concentraram-se nos primeiros 44 DAI. Meloidogyne enterolobii e B. met combinados reduziram a condutância estomática e a transpiração aos 26 e 44 DAI, respectivamente. A fotossíntese foi menor aos 26 DAI nos tratamentos que receberam o nematoide e a bactéria em combinação. Meloidogyne enterolobii e B. met isolados e combinados apresentaram redução na eficiência no uso da água aos 26 e 44 DAI. Índice de galhas, índice de massas de ovos e fator de reprodução foram maiores nos tratamentos que receberam o nematoide. No campo, para todos os tratamentos não houve diferença ao longo do tempo para as variáveis fisiológicas e não houve padrão nas alterações ocasionados por M. enterolobii e B.met isolados e combinados. Meloidogyne enterolobii reduziu a condutância estomática em oito avaliações, a eficiência no uso da água e a fotossíntese em três avaliações e a transpiração em sete avaliações. O único aumento condicionado pelo nematoide foi observado na eficiência no uso da água aos 369 DAI. Bacillus methylotrophicus reduziu a fotossíntese aos 421 DAI, porém aumentou a fotossíntese aos 527 DAI, aos 318 e 369 DAI houve aumento na eficiência no uso da água. Meloidogyne enterolobii e B. met combinados reduziram a condutância estomática em 8 avaliações e a transpiração em 4 avaliações. Na eficiência de uso da água e na fotossíntese foi observada redução aos 421 DAI. Meloidogyne enterolobii e B. met combinados aumentaram a eficiência de uso da água aos 369 DAI a eficiência de carboxilação aos 224 e 465 DAI. A aplicação de B. met não atenuou os efeitos negativos de M. enterolobii sobre a atividade fisiológica da goiabeira e M. enterolobii e B. met isolados e combinados não alteraram a produtividade das goiabeiras. Bacillus methylotrophicus provocou danos aos ovos e causou a mortalidade dos J2 de M. enterolobii. Em condições controladas M. enterolobii e B. met combinados reduziram a condutância estomática, eficiência no uso da água, fotossíntese e transpiração das goiabeiras durante a fase inicial do desenvolvimento da frutífera. Meloidogyne enterolobii e B. met isolados reduziram a eficiência no uso da água aos 26 e 44 DAI. Os parâmetros nematológicos não foram influenciados pela bactéria. Em campo, é possivel que a ausência de alterações seja decorrente da influência de fatores ambientais, densidade de inóculos, modo de aplicação da bactéria e combinações das aplicações do nematoide e bactéria no tempo. Houve predomínio de redução nos parâmetros fisiológicos ocasionados pelo nematoide. A aplicação de B. met não atenuou os efeitos negativos do nematoide sobre a atividade fisiológica da goiabeira. Meloidogyne enterolobii e B. met isolados e combinados não alteraram a produtividade das goiabeiras.


  • Mostrar Abstract
  • Photosynthesis, stomatal conductance, and transpiration are plant physiological activities that influence the productive potential of crops. The interference of root-knot nematodes in plant physiology is still poorly studied, as well as the capacity of rhizobacteria to mitigate physiological damage caused by nematodes. The lack of alternative methods of control to the nematode Meloidogyne enterolobii hinders efficient and sustainable management friendly to the environment. The objectives of this study were to evaluate in vitro the effect of a bionematicide, with the active ingredient Bacillus methylotrophicus, on the eggs and second stage juveniles (J2s) of M. enterolobii; and to monitor changes in the physiology of guava plants inoculated with M. enterolobii and treated with the bionematicide over time. In vitro experiments were conducted on M. enterolobii eggs and J2s. The treatments included concentrations of 1%, 10%, 25%, 50%, and 70% of the bionematicide, with water as control treatment. The experimental design was completely randomized with six replicates and two repetitions over time. The treatments with eggs were evaluated at 2, 4, 6, 8, and 10 days after incubation by counting the number of damaged eggs. The treatments with juveniles were evaluated at intervals of 24 to 96 hours by counting the number of dead juveniles. The monitoring of guava tree physiological activity was assessed in greenhouse and field conditions. The treatments included: 1) non-inoculated and non-treated guava cv. Pedro Sato (control); 2) non-inoculated and non-treated guava cv. Paluma guava tree (control); 3) guava 'Pedro Sato' treated with B. met and noninoculated; 4) 'Paluma' treated with B. met and non-inoculated; 5) Paluma' inoculated and non-treated with B. met; 6) 'Pedro Sato' inoculated and non-treated with B. met; 7) 'Pedro Sato' inoculated and treated with B. met, and 8) 'Paluma' inoculated and treated with B. met. The treatments were arranged in a completely randomized design (DIC) and randomized block design (DBC) in the greenhouse and field, respectively. Four applications of the bionematicide were made, at doses of 3 mL/L of water per plant in the greenhouse and 1 mL/L of water per plant in the field experiment. Between the second and third application, the plants were inoculated with 5000 eggs and eventual juveniles of M. enterolobii in the greenhouse, and 6000 eggs and eventual juveniles of the nematodes in the field. In the greenhouse, seven evaluations of physiological parameters of the guava trees (stomatal conductance, water use efficiency, photosynthesis, and transpiration) and six evaluations of total chlorophyll content were performed throughout cycle of the guava plant development. At 132 days after inoculation (DAI), the roots were weighed, and the gall index, egg mass index, and reproduction factor were determined. In the field, ten evaluations of physiological parameters of the guava trees (stomatal conductance, water use efficiency, carboxylation efficiency, photosynthesis, and transpiration) were performed, and productivity was estimated through harvest and subsequent fruit weighing. In vitro, damage to the eggs increased for all treatments, with no difference between doses after six days of exposure. J2 mortality increased up to 48 hours in the lower doses (1%, 10%, and 25%), remaining close to 100% in the higher doses (50% and 70%), with no difference between doses after 48 hours of exposure. In the greenhouse, changes in physiological parameters were concentrated in the first 44 DAI. Meloidogyne enterolobii and B. met combined reduced stomatal conductance and transpiration at 26 and 44 DAI, respectively. Photosynthesis was lower at 26 DAI in treatments that received both nematode and bacterium in combination. Meloidogyne enterolobii and B. met, either isolated or combined, showed reduced water use efficiency at 26 and 44 DAI. Gall index, egg mass index, and reproduction factor were higher in treatments that received the nematode. In the field, there was no difference over time for physiological variables for all treatments, and there was no pattern in the changes caused by isolated or combined M. enterolobii and B. met. Meloidogyne enterolobii reduced stomatal conductance in eight evaluations, water use efficiency and photosynthesis in three evaluations, and transpiration in seven evaluations. The only increase conditioned by the nematode was observed in water use efficiency at 369 DAI. Bacillus methylotrophicus reduced photosynthesis at 421 DAI but increased it at 527 DAI; at 318 and 369 DAI, there was an increase in water use efficiency. Meloidogyne enterolobii and B. met combined reduced stomatal conductance in eight evaluations and transpiration in four evaluations. Reduction in water use efficiency and photosynthesis was observed at 421 DAI. Meloidogyne enterolobii and B. met combined increased water use efficiency at 369 DAI and carboxylation efficiency at 224 and 465 DAI. The application of B. met did not mitigate the negative effects of M. enterolobii on the physiological activities of the guava trees, and isolated or combined M. enterolobii and B. met did not alter guava tree productivity. Bacillus methylotrophicus caused damage to the eggs and mortality of M. enterolobii J2. Under controlled conditions, M. enterolobii and B. met combined reduced stomatal conductance, water use efficiency, photosynthesis, and transpiration of guava trees during the initial phase of fruit development. Isolated M. enterolobii and B. met reduced water use efficiency at 26 and 44 DAI. The nematological parameters were not influenced by the bacterium. In the field, the absence of alterations may be due to the influence of environmental factors, inoculum density, bacterium application method, and combinations of nematode and bacterium application over time. Reduction in physiological parameters by the nematode was dominant. The application of B. met did not mitigate the negative effects of the nematode on the physiological activity of the guava trees. Isolated or combined M. enterolobii and B. met did not alter guava productivity.

2022
Dissertações
1
  • Paula Rodrigues Neves
  • Primeiro relato e caracterização molecular do carlavirus potato virus P em tomateiro

  • Orientador : ALICE KAZUKO INOUE NAGATA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ALICE KAZUKO INOUE NAGATA
  • MILTON LUIZ DA PAZ LIMA
  • RITA DE CASSIA PEREIRA CARVALHO
  • THAIS RIBEIRO SANTIAGO
  • Data: 28/07/2022

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  • As perdas causadas por doenças impactam de forma considerável a cultura do tomateiro. Dentre eles, as doenças virais destacam-se pela dificuldade de controle, resultando em redução da produtividade e aumento do custo de produção. Esse estudo tem como objetivo a caracterização molecular de um carlavírus identificado a partir de sequenciamento de alta performance ou de próxima geração – NGS, utilizando a plataforma Illumina HiSeq2000. Amostras de tomateiro coletadas no Rio Grande do Sul no ano de 2015 foram avaliadas. Detectou-se, nessas amostras, um vírus ainda não relatado em tomateiro, além de dois outros vírus já conhecidos. Focou-se no estudo deste vírus distinto. Análises envolveram a avaliação da qualidade dos reads, a montagem da sequência genômica, a determinação da estrutura genômica e análise de recombinação e relacionamento filogenético com outros vírus. Foi confirmado que o vírus é classificado como membro da espécie Potato virus P, do gênero Carlavirus. Verificou-se que isolados de potato virus P (PVP) foram anteriormente descritos infectando a batateira no Brasil, Argentina e Rússia. O vírus detectado em tomateiro é mais semelhante ao isolado russo com 95,55 % de identidade de nucleotídeos. A organização genômica é típica de um carlavírus com 6 ORF’s, sendo a sequência determinada incompleta, faltando a extremidade terminal 5’ e 3’. Na análise filogenética, o PVP de tomateiro foi agrupado com os demais isolados de PVP de batateira. Foi possível observar um potencial evento de recombinação, também presente no isolado da Rússia, mas ausente nos isolados do Brasil e da Argentina. Este é o primeiro relato do PVP em infecção natural em tomateiro, sendo que estudos adicionais são necessários para avaliar os potenciais danos que esse vírus causa ao tomateiro.


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  • As perdas causadas por doenças impactam de forma considerável a cultura do tomateiro. Dentre eles, as doenças virais destacam-se pela dificuldade de controle, resultando em redução da produtividade e aumento do custo de produção. Esse estudo tem como objetivo a caracterização molecular de um carlavírus identificado a partir de sequenciamento de alta performance ou de próxima geração – NGS, utilizando a plataforma Illumina HiSeq2000. Amostras de tomateiro coletadas no Rio Grande do Sul no ano de 2015 foram avaliadas. Detectou-se, nessas amostras, um vírus ainda não relatado em tomateiro, além de dois outros vírus já conhecidos. Focou-se no estudo deste vírus distinto. Análises envolveram a avaliação da qualidade dos reads, a montagem da sequência genômica, a determinação da estrutura genômica e análise de recombinação e relacionamento filogenético com outros vírus. Foi confirmado que o vírus é classificado como membro da espécie Potato virus P, do gênero Carlavirus. Verificou-se que isolados de potato virus P (PVP) foram anteriormente descritos infectando a batateira no Brasil, Argentina e Rússia. O vírus detectado em tomateiro é mais semelhante ao isolado russo com 95,55 % de identidade de nucleotídeos. A organização genômica é típica de um carlavírus com 6 ORF’s, sendo a sequência determinada incompleta, faltando a extremidade terminal 5’ e 3’. Na análise filogenética, o PVP de tomateiro foi agrupado com os demais isolados de PVP de batateira. Foi possível observar um potencial evento de recombinação, também presente no isolado da Rússia, mas ausente nos isolados do Brasil e da Argentina. Este é o primeiro relato do PVP em infecção natural em tomateiro, sendo que estudos adicionais são necessários para avaliar os potenciais danos que esse vírus causa ao tomateiro.

2
  • ANGELICA RODRIGUES ALVES
  • "Xanthomonas euvesicatoria pv. allii: variabilidade e desenvolvimento de método de detecção por PCR".

  • Orientador : MAURICIO ROSSATO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • EDIVANIO RODRIGUES DE ARAUJO
  • MARISA ALVARES DA SILVA VELLOSO FERREIRA
  • MAURICIO ROSSATO
  • THAIS RIBEIRO SANTIAGO
  • Data: 05/09/2022

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  • A cebola (Allium cepa L.) é uma importante hortaliça cultivada desde a antiguidade e distribuída mundialmente. É a terceira hortaliça mais cultivada, atrás somente da batata e do tomate. Desde 2018 houve um aumento na ocorrência de queima bacteriana em campos de cultivo de cebola nos estados de Goiás, Minas Gerais e Distrito Federal, ameaçando a qualidade e a produtividade da cebola no cerrado brasileiro. Foram coletadas amostras e os isolados bacterianos identificados como sendo Xanthomonas euvesicatoria pv. allii (Xea). Visando ampliar os conhecimentos sobre o patógeno, o objetivo desse trabalho foi estruturar uma nova coleção de isolados, identificar, caracterizar e desenvolver um novo protocolo de detecção por PCR para Xea. A coleção de isolados de 2021 teve seu gênero confirmado pelos primers XgumD F7/R7 e variabilidade pela técnica de marcador molecular BOX-PCR. Haplótipos foram selecionados para o sequenciamento de quatro regiões genômicas para análise de Multilocus sequence analysis (MLSA). Para o desenvolvimento de um protocolo de detecção, os seis genomas disponíveis no GenBank de Xea foram reanotados e então por genômica comparativa buscou-se genes presentes entre todos os isolados e ausentes para demais espécies e patovares. Para o desenho de primers, as sequências dos genes exclusivos foram usadas no software NEB LAMP Primer Design Tool. Os primers sintetizados foram avaliados quanto sua capacidade de amplificação dos isolados de Xea, sensibilidade e especificidade com microbiota isolada de folha de cebola. Todos os isolados foram identificados como sendo do gênero Xanthomonas e pelo BOX-PCR foi possível identificar a presença de quatro haplótipos além dos seis haplótipos da coleção original. Pela análise de MLSA foi visto o agrupamento dos novos isolados com os originais de 2018/2019, com elevados valores de probabilidade posterior, enquanto somente o isolado A-2021-01 agrupou em um clado mais distante com isolados da patovar alfalfae. Somente o par de primer 5038_ID9 foi capaz de amplificar todos os haplótipos somente com o fragmento esperado de 200 pb e sensibilidade de amplificação de concentrações superiores à 50 pg. Nenhum dos isolados de microbiota foi amplificado com este par de primer.


  • Mostrar Abstract
  • Onion (Allium cepa L.) is an important vegetable cultivated since ancient times and distributed worldwide. It is the third most cultivated vegetable, after potatoes and tomatoes. An outbreak of onion bacterial blight occurred in 2018, and since then, has been threatening onion quality and productivity in the Brazilian Cerrado within the states of Goiás, Minas Gerais and Distrito Federal. Samples were collected isolates identified as being Xanthomonas euvesicatoria pv. allii (Xea). To increase knowledge about the pathogen, the objective of this work was to structure a new collection of isolates, identify, characterize, and develop a new PCR detection protocol for Xea. The 2021 isolate collection had its genus confirmed by the XgumD F7/R7 primers and the variability by the BOX-PCR molecular marker technique. Haplotypes were selected for sequencing four genomic regions for multilocus sequence analysis. For the development of a detection protocol, six genomes available in the GenBank of Xea were reannotated and then, by comparative genomics, we searched for genes present among all isolates and absent for other species and pathovars. For the design of the primers the sequences of the exclusive genes were used in the software NEB LAMP Primer Design Tool. The synthesized primers were evaluated for the amplification capacity of Xea isolates, sensitivity, and specificity with onion leaf microbiota. All isolates were identified as belonging to the genus Xanthomonas and by BOX-PCR it was possible to identify the presence of four haplotypes in addition to the six haplotypes from the original collection. By multilocus sequence analysis, the clustering of the new isolates with the originals of 2018/2019 with high values of posterior probability was observed, while only the isolate A-2021-01 clustered in a more distant clade with isolates of the pathovar alfalfae. Only the 5038_ID9 primers were able to amplify all haplotypes only with the expected 200 pb fragment and amplification sensitivity of concentrations greater than 50 pg. None of the microbiota isolates were amplified with these primers.

3
  • Jorge Bleno da Silva Verssiani
  • "Reação de cultivares de soja (Glycine max (L.) Merrill) a duas raças de Meloidogyne enterolobii (Yang & Eisenback, 1983)".

  • Orientador : JUVENIL ENRIQUE CARES
  • MEMBROS DA BANCA :
  • CLEBER FURLANETTO
  • DILSON DA CUNHA COSTA
  • JADIR BORGES PINHEIRO
  • JUVENIL ENRIQUE CARES
  • Data: 27/09/2022

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  • A soja (Glycine max (L.) Merril é considerada uma das leguminosas mais antigas consumidas pela humanidade. Os nematoides são um dos mais importantes grupos de patógenos da cultura, sendo os do gênero Meloidogyne, um dos causadores de maiores danos nessa cultura. Meloidogyne enterolobii, frequente em áreas com presença de goiabeiras, foi recentemente detectado em algodoeiro, caracterizando uma nova raça dessa espécie no Brasil. Esse nematoide tem potencial para ser um problema na soja, já que é virulento a várias culturas de importância econômica com genes de resistências a outras espécies de Meloidogyne. Várias cultivares de soja atualmente disponíveis no mercado apresentam resistência a M. javanica e M. incognita, entretanto pouco se sabe a respeito da reação a M. enterolobii. O objetivo deste estudo foi avaliar as principais cultivares de soja da Embrapa com resistência comprovada a Meloidogyne spp., estudando-as quanto à reação às duas raças de M. enterolobii. Os experimentosforam conduzidos em casa de vegetação, no esquema fatorial (DIC) com 16 cultivares de soja x duas raças de M. enterolobii (populações de goiabeira e algodoeiro), totalizando 32 tratamentos x oito repetições, e avaliado com duas repetições no tempo. A semeadura da soja se deu em vasos contendo 1,7 litros da mistura solo:areia: substrato Bioplant® (1:1:1), previamente autoclavada. Cada planta de soja foi inoculada com 5000 ovos de M. enterolobii. Após 75 dias para primeiro experimento, e 90 dias para o segundo, foi realizada a avaliação das seguintes variáveis: massa fresca da raiz (MFR), índice de galhas (IG), total de ovos e juvenis (J2) (PF), número total de ovos e J2/grama de raiz (NOGR) e o fator de reprodução (FR). Todos os tratamentos apresentaram níveis populacionais moderados de ovos e J2 de M. enterolobii, sendo a raça proveniente do algodoeiro a que apresentou os maiores valores para o fator de reprodução (FR). As raças de M. enterolobii se reproduziram em todos os genótipos de soja, com resistência genética ou não, com variações dos FRs para algumas cultivares. Diante da importância e das perspectivas de expansão da cultura da soja os resultados deste estudo ampliam o conhecimento sobre a patogenicidade de M. enterolobii, como também demonstra desafiadora a necessidade de futuras pesquisas em programa de melhoramento para seleção de genótipos de soja com resistência ao nematoide e suas variantes populacionais. Contudo, necessita-se de estudos sobre raças e variabilidade intraespecífica de populações de M. enterolobii.


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  • Soybean (Glycine max (L.) Merril is considered one of the oldest legumes consumed by humanity. Nematodes are one of the most important groups of pathogens in this crop, and those of the genus Meloidogyne are among the most harmful to this crop. Meloidogyne enterolobii, frequent in areas with the presence of guava trees, was recently detected in cotton, characterizing a new race of this species in Brazil. This nematode has the potential to be a problem in soybeans, as it is virulent to several economically important crops with resistance genes to other Meloidogyne species. Several soybean cultivars currently available on the market show resistance to M. javanica and M. incognita, however little is known about the reaction to M. enterolobii. The objective of this study was to evaluate the main soybean cultivars of Embrapa with proven resistance to Meloidogyne spp., studying them regarding the reaction to the two races of M. enterolobii. The assays were carried out in a greenhouse, in a factorial scheme (DIC) with 16 soybean cultivars x two races of M. enterolobii (guava and cotton populations), totaling 32 treatments x eight replications, and evaluated with two repetitions in time. Soybean sowing took place in pots containing 1.7 liters of the soil : sand : bioplant® substrate (1:1:1), previously autoclaved. Each soybean plant was inoculated with 5000 M. enterolobii eggs. After 75 days for the first experiment, and 90 days for the second, the following variables were evaluated: root fresh mass (MFR), gall index (GI), total eggs and juveniles (J2) (PF), number of total eggs and J2/root gram (NOGR) and the reproduction factor (FR). All treatments showed moderate population levels of eggs and J2 of M. enterolobii, and the cotton race accounted for the highest values for the reproduction factor (FR). Meloidogyne enterolobii races reproduced in all soybean genotypes, with or without genetic resistance to Meloidogyne spp., with variations in FRs for some cultivars. Given the importance and prospects for expansion of the soybean crop, the results of this study expand the knowledge on the pathogenicity of M. enterolobii, as well as demonstrating the need for future research in a breeding program for the selection of soybean genotypes with resistance to the nematode, and its population variants. However, studies on races and intraspecific variability of M. enterolobii populations are needed.

4
  • THAVIO JUNIOR BARBOSA PINTO
  • "Reação de genótipos de pulses (grão-de-bico, ervilha e lentilha), pimentas e batata-doce ao nematoide-das-galhas (Meloidogyne enterolobii)".

  • Orientador : JUVENIL ENRIQUE CARES
  • MEMBROS DA BANCA :
  • CLEBER FURLANETTO
  • DILSON DA CUNHA COSTA
  • JUVENIL ENRIQUE CARES
  • VALDIR RIBEIRO CORREIA
  • Data: 28/09/2022

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  • Meloidogyne enterolobii é uma espécie de nematoide emergente no Brasil. Esta espécie tem sido considerada uma das mais agressivas entre os nematoides-das-galhas e vem causando danos às hortaliças e outras culturas de importância econômica, inclusive na presença de resistência genética a outras espécies desse gênero. A resistência genética em plantas, sempre que disponível, é a forma mais eficiente e econômica de controle dos nematoides‑das‑galhas. Nesse sentido, a busca por fontes de resistência é de grande importância para o controle desse nematoide. Culturas de importância econômica, incluindo as leguminosas (pulses) ervilha (Pisum sativum L.), grão-de-bico (Cicer arietinum L.) e lentilha (Lens culinaris Medik.), além de hortaliças como pimenta (Capsicum spp.) e batata-doce (Ipomoea batatas (L.) Lam.), são drasticamente afetadas por Meloidogyne spp. Avaliou-se a reação a M. enterolobii em 14 genótipos de ervilha, 06 de grão-de-bico, 1 de lentilha, 27 de pimenta (Capsicum chinense), 07 de pimentão (C. annuum) e 08 de batata-doce. Todos os experimentos foram conduzidos em casa-devegetação, em delineamento inteiramente casualizado com 06 repetições e cada planta sendo inoculada com 5000 ovos e eventuais juvenis de segundo estádio (J2). Para reação de genótipos de pulses e de batata-doce a M. enterolobii, os experimentos foram repetidos duas vezes no tempo. Quanto à reação de pimentas, foram instalados dois experimentos, um para C. chinense e outro para C. annuum. Sessenta e cinco dias após a inoculação (DAI) das culturas de ervilha, grão-de-bico, lentilha e pimentas e aos 90 DAI para a batata-doce. Foram avaliadas as seguintes variáveis nematológicas: índice de galhas (IG), índice de massa de ovos (IMO), número de ovos por grama de raiz (NOGR) e fator de reprodução (FR). Nenhum dos genótipos de ervilha, grão-de-bico, lentilha e pimentas avaliados apresentaram resistência a M. enterolobii. Entretanto, 03 genótipos de batata-doce (BGBD 1399, MD 1609024 e MD 1610036) foram classificados como resistentes. Diante da importância e das perspectivas de expansão dessas culturas no Brasil, os resultados deste estudo contribuem significativamente para o conhecimento da sua reação de genótipos dessas culturas a essa espécie de nematoide, assim como identificam potenciais fontes de resistência para programas de melhoramento visando o desenvolvimento de cultivares e atendendo à necessidade contínua de pesquisas para seleção de genótipos com resistência a M. enterolobii.


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  • Meloidogyne enterolobii is an emerging nematode species in Brazil. This species has been considered one of the most aggressive among root-knot nematodes and has been causing damage to vegetables and other crops of economic importance, including under the presence of genetic resistance to other species of this genus. Genetic resistance in plants, whenever available, is the most efficient and economical way to control root-knot nematodes. In this sense, the search for sources of resistance is of great importance for the control of this nematode. Crops of economic importance, including pulses, as peas (Pisum sativum L.), chickpeas (Cicer arietinum L.) and lentils (Lens culinaris Medik.), as well as vegetables such as pepper (Capsicum spp.) and sweet potato (Ipomoea batatas (L.) Lam.), are drastically affected by Meloidogyne spp. The reaction to M. enterolobii was evaluated in 14 genotypes of pea, 06 of chickpeas, 01 of lentil, 27 of pepper (Capsicum chinense), 07 of bell pepper (C. annuum) and 08 of sweet potato. All experiments were carried out in a greenhouse, in a completely randomized design with 06 replications and each plant was inoculated with 5000 eggs and eventual second-stage juveniles (J2). For the reaction of pulses and sweet potato genotypes to M. enterolobii, the experiments were repeated twice in time. As for the reaction of peppers, two experiments were installed, one for C. chinense and another for C. annuum. Sixty-five days after inoculation (DAI) for pea, chickpea, lentil and pepper crops and at 90 DAI for sweet potato. The following nematological variables were evaluated: gall index (GI), egg mass index (IMO), number of eggs per gram of root (NOGR) and the reproduction factor (FR). None of the pea, chickpea, lentil and pepper genotypes evaluated showed resistance to M. enterolobii. However, 03 sweet potato genotypes (BGBD 1399, MD 1609024 and MD 1610036) were classified as resistant. Given the importance and prospects of expansion of these crops in Brazil, the results of this study significantly contribute to the knowledge of their reaction of genotypes of these crops to this species of nematode, as well as to identify potential sources of resistance for breeding programs aimed at the development of cultivars, and meeting the continuous need for research to select genotypes with resistance to M. enterolobii.

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  • FAZENDA MATÃO
  • Reação de genótipos de feijão-caupi ao nematoide das galhas.

  • Orientador : JUVENIL ENRIQUE CARES
  • MEMBROS DA BANCA :
  • JUVENIL ENRIQUE CARES
  • CLEBER FURLANETTO
  • KAESEL JACKSON DAMASCENO E SILVA
  • DILSON DA CUNHA COSTA
  • Data: 29/09/2022

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  • O nematoide-das-galhas (Meloidogyne incognita e M. javanica) são patógenos agressivos que impactam o sistema radicular das plantas sucedendo em perdas expressivas de produtividade. A redução das perdas de rendimento nas culturas é baseada em diferentes métodos, onde rotação de culturas e resistência genética se destacam por sua eficiência e baixo custo. Membro da família Fabaceae, o feijão-caupi (Vigna unguiculata L. Walp) é uma importante ferramenta para compor o sistema de rotação de culturas, em decorrência das suas características de adaptação a zonas quentes, com baixa pluviometria e rusticidade, além de possuir alto valor proteico e energético e ser componente de geração de renda. Os genes Rk, Rk² e cb3, presentes em algumas cultivares, foram descritos por conferirem graus de resistência ao feijão-caupi ao nematoide-das-galhas, porém algumas populações do patógeno presentes em áreas agrícolas são virulentas a genes de resistência específicos, fazendo necessário a busca por outras fontes de resistência. O objetivo do presente estudo foi selecionar fontes de resistência a M. incognita e M. javanica e caracterizar alguns dos genótipos brasileiros quanto a sua resistência. Para isso, foram utilizadas 20 linhagens e 6 genótipos controle de feijão-caupi na avaliação da resistência a M. incognita e 17 linhagens e 6 genótipos controle para M. javanica onde cada planta foi inoculada com 12.000 ovos e juvenis (J2) em delineamento inteiramente casualizado com 6 repetições e 2 repetições no tempo. Os genótipos foram avaliados 60 dias após a inoculação utilizando os parâmetros: índice de galhas (IG), massa fresca de raiz (MFR), população final de ovos e J2 (PF), total de ovos e J2/grama de raiz (NGR) e o fator de reprodução (FR). O genótipo Fradinho MNC-06- 895-1 apresentou comportamento de resistência a M. incognita e a M. javanica, o genótipo Fradinho MNC-06-895-1 também apresentou resposta de resistência para M. incognita, os demais genótipos apresentaram reação de suscetibilidade para ambos as espécies. Como resultado da expansão do uso do feijão-caupi, aumento de áreas infestadas com o patógeno e a necessidade de posicionar tecnologias de resistência genética, os resultados deste estudo contribuem para os programas de melhoramento que buscam novas fontes de resistência ao nematoide das galhas, bem como indicou a necessidade de mais estudos com outras linhagens de feijão-caupi e outras espécies de Meloidogyne.


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  • The root-knot nematodes (Meloidogyne incognita and M. javanica) are aggressive pathogens that impact the root system of plants, resulting in significant productivity losses. Reducing yield losses in crops is based on different methods, where crop rotation and genetic resistance stand out for their efficiency and low cost. A member of the Fabaceae family, cowpea (Vigna unguiculata (L.) Walp) is an important tool to compose the crop rotation system, due to its characteristics of adaptation to hot zones, with low rainfall and rusticity, in addition to having high protein and energy value and to be a component of income generation. The genes Rk, Rk² and cb3, present in some cultivars, were accounted for conferring degrees of resistance to cowpea to the root-knot nematode, but some populations of the pathogen present in agricultural areas are virulent to specific resistance genes, making it necessary the search for other sources of resistance. The aim of the present study was to select sources of resistance to M. incognita and M. javanica and to characterize some of the Brazilian genotypes regarding their resistance. For this, 20 lines and 6 control genotypes of cowpea were used in the evaluation of resistance to M. incognita and 17 lines and 6 control genotypes for M. javanica where each plant was inoculated with 12,000 eggs and juveniles (J2) in an entirely randomized design with 6 replicates and 2 repetitions in time. The genotypes were evaluated 60 days after inoculation using the parameters: gall index (GI), root fresh mass (MFR), final egg and J2 population (PF), total eggs and J2/gram of root (NGR) and the reproduction factor (FR). The Fradinho MNC-06-895-1 genotype showed resistance to M. incognita and M. javanica, the Fradinho MNC-06-895-1 genotype also showed resistance to M. incognita, the other genotypes showed a reaction of susceptibility for both species. As a result of the expansion of the use of cowpea, the increase in areas infested with the pathogen and the need to position genetic resistance technologies, the results of this study contribute to breeding programs that seek new sources of resistance to the root-knot nematode, as well as indicated the need for further studies with other lines of cowpea and other Meloidogyne species.

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  • Ana Luiza Bezerra Cardoso
  • AVALIAÇÃO DE LINHAGENS DE Trichoderma NO CONTROLE DE Thielaviopsis sp. EM CANA-DEAÇÚCAR

  • Orientador : SUELI CORRÊA MARQUES DE MELLO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • SUELI CORRÊA MARQUES DE MELLO
  • DANILO BATISTA PINHO
  • LUIZ EDUARDO BASSAY BLUM
  • EDER MARQUES
  • Data: 19/12/2022

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  • A cana-de-açúcar (Saccharum spp.), espécie pertencente à família Poaceae, é a principal fonte de matéria-prima para a produção de açúcar e etanol combustível no Brasil, razão pela qual ocupa papel de destaque na economia do país. A cultura é acometida pela doença podridão abacaxi, causada por Thielaviopsis sp., fungo este que prejudica, principalmente, a brotação das gemas. O objetivo do presente trabalho foi avaliar in vitro e in vivo a eficiência de, inicialmente 15 linhagens de Trichoderma no controle dessa doença, além de uma linhagem comercial incluída como referência nos ensaios. Adotaram-se diferentes métodos de laboratório, como pareamento de culturas, exposição aos compostos orgânicos voláteis (COVs) em atmosfera compartilhada e exposição aos extratos brutos autoclavados do antagonista. Todas as linhagens de Trichoderma foram capazes de inibir o crescimento micelial de Thielaviopsis sp. Os demais ensaios realizados seguiram com as linhagens que apresentaram melhores desempenhos, sendo elas CEN281 (T. afroharzianum), CEN1277 (T. asperelloides), CEN1513 (T. koningiopsis), CEN1546 (T. afroharzianum) e CEN219 (T. harzianum) sendo essa a linhagem comercial. Abordouse também a inibição do crescimento micelial após a exposição aos COVs na cronologia, por ser este um dos principais mecanismos de ação dos fungos antagonistas. Os experimentos in vivo consistiram na inoculação do patógeno e antagonistas em toletes de cana “CTC20”. Verificou-se a redução da severidade da doença pelas linhagens de Trichoderma tanto em ensaios de laboratório, como em ensaios em casa de vegetação. Nestes últimos, avaliaram-se a altura de plantas, massa seca de raízes e parte aérea, diâmetro do colmo, além da severidade da doença. O principal momento de inibição do patógeno ocorreu após as 72 horas de crescimento do antagonista, para a maioria das linhagens no ensaio de COVs na cronologia. A severidade da doença foi reduzida em aproximadamente 70% por uma das linhagens selecionadas. Os ensaios conduzidos em casa de vegetação complementaram os anteriores, conduzidos in vitro e in vivo, comprovando a eficácia das linhagens estudadas no controle da podridão abacaxi em cana-de-açúcar. Infere-se, com base nos testes realizados, que o agente biocontrole pode ser utilizado, em tratamento dos toletes previamente ao plantio, como uma medida profilática para o controle da podridão abacaxi e, também, como um promotor de enraizamento para a cultura, inclusive na produção de mudas pré-brotadas (MPB). Em todos os ensaios realizados, uma linhagem da Coleção da Embrapa Recursos Genéticos e Biotecnologia, identificada como pertencente à espécie T. asperelloides (CEN1277) apresentou destaque nos ensaios conduzidos, com resultados semelhante aos verificados com a linhagem comercial já registrada para controle da doença. Portanto, essa linhagem pode ser disponibilizada para o desenvolvimento de um novo produto, conforme demanda o mercado de fungicidas biológicos.


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  • Sugarcane (Saccharum spp.), a species belonging to the Poaceae family, is the main source of raw material to produce sugar and fuel ethanol in Brazil, which is why it occupies a prominent role in the country's economy. The crop is affected by the pineapple rot disease, caused by Thielaviopsis sp., a fungus that mainly damages bud sprouting. The objective of this work was to evaluate in vitro and in vivo the efficiency of 15 strains of Trichoderma in the control of this disease, in addition to a commercial strain included as a reference in the tests. Different laboratory methods were adopted, such as pairing of cultures, exposure to volatile organic compounds (VOCs) in shared atmosphere and exposure to autoclaved crude extracts of the antagonist. All Trichoderma strains were able to inhibit the mycelial growth of Thielaviopsis sp. The other tests carried out continued with the strains that presented the best performances, namely CEN281 (T. afroharzianum), CEN1277 (T. asperelloides), CEN1513 (T. koningiopsis), CEN1546 (T. afroharzianum) and CEN219 (T. harzianum) the commercial strain. The inhibition of mycelial growth after exposure to VOCs in chronology was also addressed, as this is one of the main mechanisms of action of antagonistic fungi. The in vivo experiments consisted of the inoculation of the pathogen and antagonists in “CTC20” cane stalks. There was a reduction in the severity of the disease by the Trichoderma strains both in laboratory tests and in greenhouse tests. In the latter, plant height, root and shoot dry mass, stem diameter, and disease severity were evaluated. The main time of pathogen inhibition occurred after 72 hours of antagonist growth for most strains in the VOC assay in chronology. Disease severity was reduced by approximately 70% by one of the selected strains. The tests conducted in a greenhouse complemented the previous ones, conducted in vitro and in vivo, proving the effectiveness of the studied strains in controlling pineapple rot in sugarcane. It is inferred, based on the tests carried out, that the biocontrol agent can be used, in the treatment of stalks prior to planting, as a prophylactic measure for the control of pineapple rot and, also, as a rooting promoter for the crop, including in the production of pre-sprouted seedlings (PSS). In all tests carried out, a strain from the Embrapa Genetic Resources and Biotechnology Collection, identified as belonging to the species T. asperelloides (CEN1277), stood out in the tests carried out, with results similar to those verified with the commercial strain already registered for disease control. Therefore, this strain can be made available for the development of a new product, as demanded by the biological fungicide market.

Teses
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  • JOAO LUCAS PIMENTEL DUARTE
  • "EFEITO DO BIOCARVÃO DE LODO DE ESGOTO SOBRE Meloidogyne incognita EM FEIJÃO-CAUPI"

  • Orientador : LUIZ EDUARDO BASSAY BLUM
  • MEMBROS DA BANCA :
  • LUIZ EDUARDO BASSAY BLUM
  • JUVENIL ENRIQUE CARES
  • HELSON MARIO MARTINS DO VALE
  • DILSON DA CUNHA COSTA
  • VALDIR LOURENÇO JUNIOR
  • Data: 24/08/2022

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  • O biocarvão (BC) é um produto sólido, rico em carbono, obtido pela pirólise em temperaturas que variam de 200ºC a mais de 1.000ºC. Diferentes tipos de biomassas, podem ser usadas para tal finalidade, inclusive resíduos, como o lodo de esgoto (LE) que é um resíduo sólido com alto percentual de umidade gerado nas estações de tratamento de esgotos (ETE) e que pode ser um agente de contaminação ambiental, trazendo riscos à saúde humana. Somente no Distrito Federal são gerados em torno de 340 toneladas de LE diariamente, portanto, uma grande quantidade de biomassa muitas vezes desperdiçada. Nesse sentido, o objetivo desse trabalho de tese é avaliar os efeitos da aplicação do BC gerado a partir do LE ou BCLE, que surge como uma alternativa para o reaproveitamento desse resíduo urbano, para uso como fertilizante e melhorador de solo no cultivo de feijão-caupi (FC) e como agente de controle quando aplicado ao solo sobre o patossistema FC e Meloidogyne incognita-Mi. Foram testadas duas temperaturas de preparo de BC a 300ºC e 500ºC, aplicados em diferentes concentrações de 0,0% a 3,0%, avaliando-se o desenvolvimento e produção das plantas de FC (CAP-II), bem como, aspectos relativos ao controle do Mi com a aplicação direta e logo após a semeadura e inoculação do Mi (CAP-III), com períodos de incubação no solo antes da semeadura de 180 e 360 dias com influência sobre o Mi nas concentrações de 0,0% a 2,0% (CAP-IV). Assim como, a sua influência sobre a microbiota medida por bioindicadores enzimáticos e de qualidade do solo (CAP-V). Portanto, os resultados das avaliações mostraram aumentos de C, MO, pH, Ca, Mg, P, CTC, proporcionando maior desenvolvimento e produção das plantas de FC. Reduções de mais de 70% na população do nematoide no sistema radicular do FC com a aplicação direta e reduções de mais de 90% na população de Mi após a incubação de 360 dias, tais como aumentos de mais 100% dos teores enzimáticos da arilsufatase e β-glicosidade e melhoria dos índices de qualidade de solo medidos pela bioanálise. Desse modo, o BCLE se mostrou uma ferramenta eficaz, contra o nematoide, proporcionando melhorias no solo e na planta. Representando uma alternativa na busca pelo aumento da produtividade e da sanidade vegetal com sustentabilidade.


  • Mostrar Abstract
  • Biochar (BC) is a solid product, rich in carbon, obtained by pyrolysis at temperatures ranging from 200ºC to over 1,000ºC. Different types of biomasses can be used for this purpose, including residues such as sewage sludge (SS) which is a solid residue with a high percentage of moisture generated in sewage treatment stations (STS) and which can be an environmental contamination, bringing risks to human health. In the Federal District alone, around 340 tons of SS are generated daily, therefore, a large amount of biomass is often wasted. In this sense, the objective of this thesis work is to evaluate the effects of the application of BC generated from SS or SSB, which appears as an alternative for the reuse of this urban waste, for use as fertilizer and soil improver in the cultivation of cowpea-CP and its influence when applied to soil on CP and Meloidogyne incognita-Mi pathosystem. Two BC preparation temperatures were tested at 300ºC and 500ºC, applied at different concentrations from 0.0% to 3.0%, evaluating the development and production of CP plants (CAP-II), as well as relative aspects to Mi control with direct application and soon after sowing and inoculation of Mi (CAP-III) and with incubation periods in the soil before sowing of 180 and 360 days and its influence on Mi at concentrations of 0.0 % to 2.0% (CAP-IV). As well as its influence on the microbiota measured by enzymatic bioindicators and soil quality (CAP-V). Therefore, the results of the evaluations showed increases in C, OM, pH, Ca, Mg, P, CEC, providing greater development and production of CP plants. Reductions of more than 70% in the nematode population in the root system of the CP with direct application and reductions of more than 90% in the population of Mi after the 360-day incubation, as well as increases of more than 100% in the enzymatic levels of arylsulfatase and β-glucosidase and improvement of soil quality indices measured by bioanalysis. In this way, the SSB proved to be an effective tool against the nematode and providing improvements in the soil and in the plant. Representing an alternative in the search for increased productivity and plant health with sustainability.

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