Análise transcricional de genes e validação de marcadores moleculares relacionados à resistência à ferrugem (Hemileia vastatrix) do cafeeiro

• Main Author: Caroline Ariyoshi
• Other Authors: Luiz Filipe Protasio Pereira .
• Language: Portuguese
• Published: Universidade Estadual de Londrina, Instituto Agronômico do Paraná, EMBRAPA. Centro de Ciências Biológicas. Programa de Pós-Graduação em Genética e Biologia Molecular. 2014
• Online Access: http://www.bibliotecadigital.uel.br/document/?code=vtls000197866

O Brasil é o principal produtor e exportador mundial de café e possui o segundo maior mercado consumidor. Entre os principais objetivos do melhoramento genético de cafeeiros estão os estudos visando resistência de cultivares à ferrugem, doença causada pelo fungo Hemileia vastratix. Híbrido de Timor (HDT), uma planta derivada do cruzamento interespecífico natural entre Coffea arabica e Coffea canephora, apresenta resistência à maioria das raças fisiológicas de H. vastratix. Sendo as progênies de HDT estimadas nos programas de melhoramento. Com o objetivo de aumentar e auxiliar o conhecimento sobre os mecanismos de resistência a essa doença, foi feita a caracterização de genes relacionados ao lócus de resistência e também a validação de marcadores moleculares SCARs relacionados à resistência à ferrugem, provenientes de HDT. Primeiramente foi verificada a amplificação de genes relacionados à resistência à ferrugem em clones BACs de HDT– CIFC 832/2. Pela técnica de PCR dois genes, NBS-LRR (sinalização) e PR5 (resposta de defesa) foram amplificados no lócus de resistência. A análise in silico de um dos BAC também detectou a presença do gene NBS-LRR. Através de qPCR a expressão diferencial de NBS-LRR e PR5 foi avaliada nas cultivares resistente IAPAR 59 (com introgressão de HDT) e suscetível Catuaí Vermelho, ambas inoculadas com H. vastatrix raça II. NBS-LRR e PR5 apresentaram picos de expressão significativamente maiores na cultivar IAPAR 59 72 h após a inoculação. Na validação dos marcadores SCARs foram utilizados dois pares de primers que flanqueiam um gene de resistência em uma distância de recombinação menor que 1,6 cM, previamente descritos na literatura. Foram avaliados genótipos derivados de IAPAR 59, IPR 99, IPR 97, IPR 98, IPR 104, IPR 107 e de uma geração F4 IAPAR 59 X (Etiópia x Catuaí), provenientes do programa de melhoramento do IAPAR. Entre 23 genótipos derivados das cultivares IAPAR 59, IPR 99, IPR 107, IPR 97, IPR 98, IPR 104, somente 10 apresentaram amplificação, e 21 entre 22 amostras de F4 IAPAR 59 X (Etiópia x Catuaí). Os resultados demonstram a possibilidade do uso de Marcadores Moleculares em Seleção Assistida e reforçam a importância dos genes NBS-LRR e PR5 para resistência à ferrugem em cafeeiros. === Brazil is the major coffee producer and exporter in the world and has the second largest consumer market. Among the main objectives of coffee breeding programs are studies to improve cultivars resistant to rust, disease caused by the fungus Hemileia vastatrix. Timor Hybrid (HDT) a natural interspecific cross between Coffea arabica and Coffea canephora shows resistant to most physiological races of H. vastratix. Then the progenies of HDT are estimated in breeding programs. In order to enhance our understanding of the resistance mechanisms to this disease, we tried to identify genes linked to the resistant lócus and also the validation of markers SCARs related to resistance to rust, from HDT. Amplification of genes related in resistance to rust in BAC clones HDT-CIFC 832/2, correlated with resistance loci was verified. Using PCR techniques, two resistant related genes, NBS-LRR (signaling) and PR5 (defense response), were amplified in BACs physical mapped to the rust resistance loci. The NBS-LRR was also detected in silico analysis of sequences of one BAC clone. Using qPCR we observed differential expression of genes NBS-LRR and PR5 in resistant cultivar IAPAR 59 (introgressed with HDT) when compared with the susceptible cultivar Catuaí Vermelho, both inoculated with H. vastatrix. NBS-LRR and PR5 showed significantly higher expression in IAPAR 59 at 72 h after inoculation. In the validation of the markers SCARs two pairs of primers flanking a resistance gene at a distance of less than 1.6 cM of recombination, previously described in the literature, were used. Genotypes derived from IAPAR 59, IPR 99, IPR 107, IPR 97, IPR 98, IPR 104 and one generation F4 IAPAR 59 X (Ethiopia x Catuaí) from IAPAR’s coffee breeding program, were evaluated. Among 23 genotypes derived from IAPAR 59, IPR 99, IPR 107, IPR 97, IPR 98 and IPR 104 only 10 showed amplification, and 21 of 22 samples from F4 IAPAR 59 X (Ethiopia x Catuaí ). The results show the possibility to use Molecular Marker in Assisted Selection into breeding programs, and also support the role of NBS-LRR and PR5 in rust resistance.