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http://tede2.uefs.br:8080/handle/tede/1394
???metadata.dc.type???: | Tese |
Title: | Caracterização da interação “mandioca × podridões radiculares” por meio de mapeamento associativo, transcriptômica e caracterização de espécies patogênicas em suporte à obtenção de plantas resistentes |
???metadata.dc.creator???: | Hohenfeld, Camila Santiago ![]() |
???metadata.dc.contributor.advisor1???: | Passos, Adriana Rodrigues |
First advisor-co: | Oliveira, Eder Jorge de |
Second Advisor-co: | Oliveira, Saulo Alves Santos de |
???metadata.dc.description.resumo???: | A mandioca (Manihot esculenta Crantz) é uma espécie que possui importância alimentar, econômica e social na África, Ásia e América Latina. Contudo, várias doenças podem afetar sua produtividade, dentre elas a podridões radiculares, causada por um complexo de patógenos, destacando-se os fungos do gênero Fusarium, da família Botryosphareacea e oomicetos do gênero Phytophthora. As perdas na produção podem chegar a 100%, dependendo da intensidade da incidência, severidade dos sintomas e susceptibilidade das variedades de mandioca. O plantio de variedades resistentes é a abordagem mais econômica e eficiente para controlar as podridões radiculares. Avanços nas áreas de fisiologia vegetal, bioquímica e genômica vêm contribuindo para o entendimento do comportamento das plantas na interação planta-patógeno e as respostas dos mecanismos de defesa. Entretanto, estudos sobre a interação entre M. esculenta e os fungos causadores das podridões radiculares são incipientes no Brasil. Sendo assim, o objetivo desse trabalho foi identificar os mecanismos de resistência relacionados à podridão radicular da mandioca por meio da avaliação da atividade enzimática de patógenos e caracterização molecular do processo de infecção, visando sugerir um modelo de resistência à podridão radicular em mandioca. Para isso, foram utilizadas três estratégias: 1) O estudo do crescimento in vitro, agressividade e atividade enzimática de isolados fúngicos associados às podridões radiculares, onde foram isolados 71 fungos, classificados como pertencentes a seis gêneros diferentes (Gongronella sp., Myrothecium sp., Colletotrichum sp., Dipodascus sp., Fusarium sp. e Lasiodiplodia sp.) compondo uma pequena parte da microbiota do solo de uma área de cultivo de mandioca. Esses isolados diferiram quanto o seu crescimento e foram agrupados em quatro classes de velocidade do crescimento micelial (alta, moderada, baixa e extremamente baixa), sendo os fungos de Lasiodiplodia sp. aqueles com maior velocidade de crescimento. Em relação à severidade, os isolados Lasiodiplodia sp. também foram os mais agressivos, provocando maiores áreas lesionadas em raízes de mandioca. Quanto à atividade enzimática extracelular, os isolados associados à podridão seca produziram as sete enzimas extracelulares avaliadas (pectinase, pectina liase, amilase, protease, urease, celulase e lacase), enquanto os isolados associados à podridão negra não produziram amilase e urease. 2) O estudo da resistência genética à podridão radicular em condições de campo, onde 148 genótipos de mandioca pertencentes ao Programa de Melhoramento Genético da Embrapa Mandioca e Fruticultura, foram plantados em uma área com alta incidência de podridões. Com base nos valores das análises fenotípicas de resistência (sobrevivência e índice de doença) e dos caracteres agronômicos de interesse (altura de planta, produtividade de parte aérea e produtividade de raiz) esses genótipos foram agrupados em cinco clusters, e classificados quanto ao nível de resistência à podridão radicular como “Extremamente Suscetível”, “Suscetível”, Moderadamente Suscetível”, “Moderadamente Resistente” e “Resistente”. Os 10 genótipos com melhor desempenho em campo (TOP-10) foram selecionados como potenciais parentais para o desenvolvimento de progênies segregantes. Também foi realizada uma análise de associação genômica ampla que detectou cinco SNPs significativos para produtividade de raízes em solo infestado com podridões, cuja anotação gênica indica funções relacionadas a mecanismos de defesa contra estresses bióticos e abióticos. 3) A análise do transcriptoma, por meio da técnica RNASeq; Dois genótipos de mandioca contrastantes em resposta à infecção por podridão radicular, foram desafiados por um mix de patógenos causadores de podridão negra e seca onde foram identificados 18 genes candidatos que desempenham importantes papéis na resistência contra a doença e que podem ser utilizados na seleção assistida por marcadores moleculares para identificação e desenvolvimento de genótipos resistentes. Nossos resultados representam avanços importantes relacionados ao entendimento da epidemiologia e da dinâmica da doença em campo, correlacionados com o conhecimento sobre os mecanismos de defesa envolvidos na resistência às podridões radiculares. |
Abstract: | Cassava (Manihot esculenta Crantz) is a species that has food, economic and social importance in Africa, Asia and Latin America. However, several diseases can affect its productivity, among them root rot, caused by a complex of pathogens, highlighting the fungi of the genus Fusarium, the family Botryosphareacea and oomycetes of the genus Phytophthora. The losses in production might achieve 100%, depending on the intensity of the incidence, severity of symptoms and susceptibility of cassava varieties. Planting resistant varieties is the most economical and efficient approach to control root rot. Advances in plant physiology, biochemistry and genomics have contributed to the understanding of plant-pathogen interaction behavior and the responses of defense mechanisms. However, studies on the interaction between M. esculenta and the fungi causing root rot are incipient in Brazil. Therefore, the objective of this work was to identify the resistance mechanisms related to root rot in cassava by evaluating the enzymatic activity of pathogens and molecular characterization of the infection process, aiming to suggest a model of resistance to root rot in cassava. For this, three strategies were used: 1) The study of the in vitro growth, aggressiveness and enzymatic activity of fungal isolates associated to root rot, where 71 fungi were isolated, classified as belonging to six different genera (Gongronella sp., Myrothecium sp., Colletotrichum sp., Dipodascus sp., Fusarium sp. and Lasiodiplodia sp.) composing a small part of the soil microbiota of a cassava cultivation area. These isolates differed in their growth and were grouped into four classes of mycelial growth velocity (high, moderate, low and extremely low), being the fungi of Lasiodiplodia sp. those with higher growth velocity. In relation to severity, the isolated Lasiodiplodia sp. were also the most aggressive, causing greater areas of damage to cassava roots. Regarding the extracellular enzymatic activity, the isolates associated to dry rot produced the seven extracellular enzymes evaluated (pectinase, pectin lyase, amylase, protease, urease, cellulase andlaccase), while the isolates associated to black rot did not produce amylase and urease. 2) The study of genetic resistance to root rot in field conditions, where 148 cassava genotypes belonging to the Cassava Breeding Program of Embrapa Cassava and Fruticulture, were planted in an area with high incidence of rot. Based on the values of phenotypic analysis of resistance (survival and disease index) and agronomic traits of interest (plant height, above-ground yield and fresh root yield) these genotypes were grouped into five clusters, and classified as "Extremely Susceptible", "Susceptible", "Moderately Resistant" and "Resistant". The 10 best performing genotypes in the field (TOP-10) were selected as parental potentials for the development of segregation progeny. A genome-wide association study analysis was also performed. It was detected five significant SNPs for root productivity in rotten-infested soil, whose gene annotation indicates functions related to defense mechanisms against biotic and abiotic stresses. 3) Transcriptoma analysis, using the RNASeq technique; Two contrasting cassava genotypes with regard the response to root rot infection, were challenged by a mix of black rot and dry rot pathogens where 18 candidate genes that play important roles in resistance against the disease were identified and can be used in molecular marker-assisted selection for identification and development of resistant genotypes. Our results represent important advances related to the understanding of epidemiology and disease dynamics in the field, correlated with knowledge about the defense mechanisms involved in root rot resistance. |
Keywords: | Manihot esculenta Crantz Patógenos habitantes de solo GWAS RNA-Seq Manihot esculenta Crantz GWAS RNA-Seq Soil-dwelling pathogens |
???metadata.dc.subject.cnpq???: | FITOTECNIA::MELHORAMENTO VEGETAL CIENCIAS AGRARIAS::ENGENHARIA AGRICOLA CIENCIA E TECNOLOGIA DE ALIMENTOS::CIENCIA DE ALIMENTOS |
Language: | por |
???metadata.dc.publisher.country???: | Brasil |
Publisher: | Universidade Estadual de Feira de Santana |
???metadata.dc.publisher.initials???: | UEFS |
???metadata.dc.publisher.department???: | DEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS BIOLÓGICAS |
???metadata.dc.publisher.program???: | Doutorado Acadêmico em Recursos Genéticos Vegetais |
Citation: | HOHENFELD, Camila Santiago. Caracterização da interação “mandioca × podridões radiculares” por meio de mapeamento associativo, transcriptômica e caracterização de espécies patogênicas em suporte à obtenção de plantas resistentes. 2020. 155 f. Tese (Doutorado Acadêmico em Recursos Genéticos Vegetais) - Departamento de Ciências Biológicas, Universidade Estadual de Feira de Santana, Feira de Santana, 2020. |
???metadata.dc.rights???: | Acesso Aberto |
URI: | http://tede2.uefs.br:8080/handle/tede/1394 |
Issue Date: | 18-Dec-2020 |
Appears in Collections: | Coleção UEFS |
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