dissertação

Marcadores moleculares aplicados à certificação de cruzamentos, análise de pureza varietal e resistência à ferrugem em cafeeiro

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Programa de Pós-Graduação em Genética e Melhoramento de Plantas

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Dados abertos

Resumo

O melhoramento genético de Coffea arabica por meio de hibridações controladas constitui uma estratégia fundamental para o desenvolvimento de cultivares com características agronômicas superiores. Nesse contexto, a verificação da pureza varietal dos genitores e a certificação dos cruzamentos são etapas essenciais para garantir a confiabilidade dos programas de melhoramento. A utilização de marcadores moleculares destaca-se como ferramenta eficiente para esses fins, permitindo a validação genética dos genótipos. Além disso, a seleção assistida por marcadores (SAM) tem sido amplamente empregada para acelerar a incorporação de genes de resistência, especialmente à ferrugem do cafeeiro, causada por Hemileia vastatrix. Este estudo foi dividido em dois artigos, cujos objetivos foram validar a pureza varietal e certificar cruzamentos entre cultivares de C. arabica, bem como selecionar plantas resistentes à ferrugem via marcadores moleculares. No primeiro artigo, foi realizada a extração de DNA genômico de 11 genitores e seus híbridos F1, utilizando o método CTAB (Brometo de cetiltrimetilamônio), com modificações. Inicialmente, foi realizada a triagem de 31 marcadores SSR (Simple Sequence Repeats) e cinco marcadores SCAR (Sequence Characterized Amplified Regions) para avaliar o polimorfismo entre os genitores de cada cruzamento. Os primers CaEST-002, CaEST-029, CaEST-071, CaEST-072, AJ254, SSRCa87, CM101, CaRHv10 e S235 demonstraram capacidade discriminativa para diferenciar os perfis moleculares entre os genitores de três cruzamentos, e foram selecionados para as etapas subsequentes. Posteriormente, para certificar a pureza varietal, as plantas de cada genitor foram comparadas com plantas de café previamente caracterizadas e de identidade genética conhecida. Foram identificadas plantas resultantes de mistura ou contaminação varietal em cinco dos genitores avaliados, os quais foram descartadas das avaliações posteriores. Foi realizada a certificação dos cruzamentos entre os genitores 'Catiguá MG2' (G12) e 'Topázio MG1190' (G3), 'Villa Sarchi' (G22) e 'MGS Paraíso 2' (G9) e 'Sarchimor 8840' (G10) e 'IPR100' (G6), nos quais foram identificados 17 híbridos e uma planta oriunda de autofecundação no cruzamento entre os genitores G12 x G3. No segundo artigo, foi realizada a seleção assistida por marcadores (SAM) em 72 plantas F2 com os primers CaRHv8 (SCAR) e o SSR16 (SSR), ligados a um QTL do grupo de ligação 2 (GL2) de C. arabica, associado a resistência às raças I, II e ao patótipo 001 de H. vastatrix. Por meio dessa análise, foram identificadas 23 plantas homozigotas resistentes e 15 heterozigotas, as quais foram consideradas na seleção por apresentarem o alelo de resistência. Os resultados obtidos neste estudo evidenciam a importância da integração de ferramentas moleculares no melhoramento genético do cafeeiro. A certificação permitiu garantir a identidade genética das populações obtidas, assegurando a confiabilidade no avanço das gerações. Paralelamente, a SAM possibilitou a identificação precoce de plantas portadoras de alelos de resistência, aumentando a eficiência do processo seletivo

Abstract

The genetic improvement of Coffea arabica through controlled hybridizations constitutes a fundamental strategy for the development of cultivars with superior agronomic traits. In this context, the verification of varietal purity of parental lines and the certification of molecular markers stands out as an efficient tool for these purposes, enabling the genetic validation of genotypes. In addition, marker-assisted selection (MAS) has been widely employed to accelerate the incorporation of resistance genes, especially against coffee leaf rust, caused by Hemileia vastatrix. This study was divided into two articles, whose objectives were to validate varietal purity and certify crosses among C. arabica cultivars, as well as to select resistant plants using molecular markers. In the article, genomic DNA was extracted from 11 parental lines and their F1 hybrids using the CTAB (cetyltrimethylammonium bromide) method, with modifications. Initially, 31 SSR (Simple Sequence Repeat) markers and five SCAR (Sequence Characterized Amplified Region) markers were screened to evaluate polymorphism among the parental lines of each cross. The primers CaEST-002, CaEST-029, CaEST-071, CaEST’-072, AJ254, SSRCa87, CM101, CaRHv10, and S235 demonstrated discriminatory capacity to differentiate molecular profiles among the parental lines of three crosses and were selected for subsequent analyses. Subsequently, to certify varietal purity, plants from each parental line were compared with previously characterized coffee plants of known genetic identity. Plants resulting from varietal mixture or contamination were identified in five of the evaluated parental lines and were discarded from further analyses. Cross certification was performed for the parental combinations Catiguá MG2’ (G12) × ‘Topázio MG1190’ (G3), ‘Villa Sarchi’ (G22) × ‘MGS Paraíso 2’ (G9), and ‘Sarchimor 8840’ (G10) × ‘IPR100’ (G6). Seventeen hybrids and one self-fertilized plant were identified in the cross between G12 x G3. In the second article, marker-assisted selection (MAS), linked to a QTL located on linkage group 2 (LG2) of C. arabica, associated with resistance to races I and II, and pathotype 001 of H. vastatrix. Through this analysis, 23 homozygous resistant plants and 15 heterozygous plants were identified and considered in the selection, as they carried the resistance allele. The results obtained in this study highlight the importance of integrating molecular tools into coffee breeding. Certification ensured the genetic identity of the populations obtained, guaranteeing reliability in generation advancement. In parallel, MAS enabled the early identification of plants carrying resistance alleles, increasing the efficiency of the selection process

Keywords

Genetic breeding, Microsatellite markers, SCAR markers, Hemileia vastatrix

Descrição

Área de concentração

Biologia Molecula

Linha de pesquisa

Genômica e Genética Molecular de Plantas e de Fitopatógenos

Agência de desenvolvimento

Marca

Objetivo

Procedência

Impacto da pesquisa

Resumen

ISBN

DOI

Citação

ZALDIVAR, Norma Edith Zelaya. Marcadores moleculares aplicados à certificação de cruzamentos, análise de pureza varietal e resistência à ferrugem em cafeeiro. 2026. 56 p. Dissertação (Mestrado em Genética e Melhoramento de Plantas) - Universidade Federal de Lavras, Lavras, 2026.

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