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Dissertações |
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Ricardo Gomes Tomáz
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"Identificação e caracterização ecológica em larga escala de fitonematoides em campos de cultivo de milho no estado de Goiás".
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Orientador : THAIS RIBEIRO SANTIAGO
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MEMBROS DA BANCA :
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THAIS RIBEIRO SANTIAGO
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CLEBER FURLANETTO
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JUVENIL ENRIQUE CARES
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Andressa Cristina Zamboni Machado
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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.
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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
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Diversidade de isolados de Sida micrantha mosaic virus e caracterização de novos begomovírus em Malvaceae no Brasil
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Orientador : RITA DE CASSIA PEREIRA CARVALHO
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MEMBROS DA BANCA :
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CLEBER FURLANETTO
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HELSON MARIO MARTINS DO VALE
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MIRTES FREITAS LIMA
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RITA DE CASSIA PEREIRA CARVALHO
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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.
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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
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" High Throughput Sequencing- based identification and characterization of Geminiviridae members in weeds associated with the tomato crop in Brazil ".
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Orientador : RITA DE CASSIA PEREIRA CARVALHO
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MEMBROS DA BANCA :
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RITA DE CASSIA PEREIRA CARVALHO
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ROBERT NEIL GERARD MILLER
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HELSON MARIO MARTINS DO VALE
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MIRTES FREITAS LIMA
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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
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Virome Bioprospection in Ornamental Plants of Bromeliaceae and Orchidaceae Families in Brazilian Highlands
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Orientador : RITA DE CASSIA PEREIRA CARVALHO
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MEMBROS DA BANCA :
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RITA DE CASSIA PEREIRA CARVALHO
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MAURICIO ROSSATO
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MARILIA SANTOS SILVA PATRIOTA
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MIRTES FREITAS LIMA
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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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Mostrar Abstract
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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
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" LAMP colorimétrico específico para a detecção do enfezamento vermelho do milho usando uma região genômica exclusiva.
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Orientador : MAURICIO ROSSATO
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MEMBROS DA BANCA :
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Adriane Wendland Ferreira
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ANGELA MEHTA DOS REIS
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MARISA ALVARES DA SILVA VELLOSO FERREIRA
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MAURICIO ROSSATO
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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
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“ Interações da cenoura e do tomateiro com espécies de Meloidogyne: Parasitismo e resistência genética”.
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Orientador : LEONARDO SILVA BOITEUX
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MEMBROS DA BANCA :
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LEONARDO SILVA BOITEUX
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JUVENIL ENRIQUE CARES
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Mara Rúbia da Rocha
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REGINA MARIA DECHECHI GOMES CARNEIRO
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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.
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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
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" O patossistema Fusarium oxysporum f. sp. lycopersici-tomateiro no Brasil: Variabilidade de genes efetores, marcadores moleculares e estabilidade do gene de resistência I-7".
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Orientador : LEONARDO SILVA BOITEUX
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MEMBROS DA BANCA :
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LEONARDO SILVA BOITEUX
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JOSE RICARDO PEIXOTO
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CLEIA SANTOS CABRAL
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MILTON LUIZ DA PAZ LIMA
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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.
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Giovana Curcio Guimarães
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"Diversidade de vírus de ssDNA e alfasatélites em solanáceas e caracterização molecular de três novas espécies de Begomovirus em tomateiro".
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Orientador : RITA DE CASSIA PEREIRA CARVALHO
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MEMBROS DA BANCA :
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DANIEL MENDES PEREIRA ARDISSON DE ARAUJO
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MIRTES FREITAS LIMA
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MÁRCIO MARTINELLO SANCHES
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RITA DE CASSIA PEREIRA CARVALHO
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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
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“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”.
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Orientador : JUVENIL ENRIQUE CARES
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MEMBROS DA BANCA :
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JUVENIL ENRIQUE CARES
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CLEBER FURLANETTO
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LARISSA DE BRITO CAIXETA VASCONCELOS
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JADIR BORGES PINHEIRO
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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.
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Leticia Dias de Freitas
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"INTERFERÊNCIA NA EXPRESSÃO GÊNICA DE Meloidogyne incognita DURANTE PARASITISMO E RESPOSTA DE Musa acuminata FRENTE A ESTRESSES CONTRASTANTES".
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Orientador : ROBERT NEIL GERARD MILLER
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MEMBROS DA BANCA :
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ROBERT NEIL GERARD MILLER
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JUVENIL ENRIQUE CARES
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LEONARDO SILVA BOITEUX
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MARIA EUGENIA LISEI DE SA
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JANSEN RODRIGO PEREIRA SANTOS
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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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Débora Gonçalves Pereira
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"Phytophthora capsici: Diversidade e resistência em Solanum (Lycopersicon)".
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Orientador : LEONARDO SILVA BOITEUX
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MEMBROS DA BANCA :
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LEONARDO SILVA BOITEUX
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RITA DE CASSIA PEREIRA CARVALHO
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CLEIA SANTOS CABRAL
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JADIR BORGES PINHEIRO
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KAMILA CAMARA CORREIA
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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
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"Diversidade e identificação de fungos fitopatogênicos em frutos não convencionais no Brasil ".
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Orientador : DANILO BATISTA PINHO
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MEMBROS DA BANCA :
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MARIA ALVES FERREIRA
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Flávia Rodrigues Barbosa
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DANILO BATISTA PINHO
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ROBERT NEIL GERARD MILLER
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WILLIE ANDERSON DOS SANTOS VIEIRA
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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.
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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
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"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 "
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Orientador : LEONARDO SILVA BOITEUX
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MEMBROS DA BANCA :
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LEONARDO SILVA BOITEUX
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RITA DE CASSIA PEREIRA CARVALHO
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ROBERT NEIL GERARD MILLER
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Rosana Rodrigues
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SIMONE DA GRAÇA RIBEIRO
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Data: 30/08/2023
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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.
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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
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"Ação nematicida de Bacillus methylotrophicus sobre Meloidogyne enterelobii e alterações fisiológicas induzidas pelo nematoide em goiabeiras tratadas com o bionematicida".
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Orientador : JUVENIL ENRIQUE CARES
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MEMBROS DA BANCA :
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JUVENIL ENRIQUE CARES
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MAURICIO ROSSATO
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SUELI CORRÊA MARQUES DE MELLO
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JADIR BORGES PINHEIRO
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JANSEN RODRIGO PEREIRA SANTOS
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Data: 12/12/2023
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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.
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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.
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