Method to evaluate the effects of sugarcane stalks colonization by Clavibacter xyli subsp. xyli on the xylem functionality

Diagnose do Raquitismo-da-soqueira (RS) pelo método de coloração dos vasos do xilema (MCVX) e por "tissue blot enzyme immunoassay" (TBIA) foram efetuadas para se estudar a colonização de colmos de cana-de-açúcar pela bactéria Clavibacter xyli subsp. xyli e seu efeito na absorção e transporte de água pelo xilema de distintos genótipos. MCVX coloriu os feixes vasculares funcionais, mas não os entupidos (VNF), enquanto TBIA coloriu aqueles colonizados (VC). MCVX/TBIA consiste num modelo para avaliar alterações fisiológicas induzidas no hospedeiro por bactérias habitantes do xilema. Tanto TBIA como MCVX determinaram que a distribuição de VC era mais freqüente nos tecidos do meio da secção transversal dos internódios, diminuindo progressivamente nos tecidos próximos da epiderme. Em Canal Point, Flórida (EUA), alta correlação entre VNF e VC foi obtida em um grupo de nove genótipos moderadamente resistentes (r=0,987). Em um segundo experimento, usando 19 genótipos com uma gama maior de reação ao RS, a correlação entre os dois parâmetros foi menor (r=0,40). A razão principal para este fato foi que alguns genótipos tinham baixa %VNF apesar de suportarem alta %VC. Nestes genótipos, embora o patógeno estivesse presente no xilema, o transporte de água não foi completamente evitado. Um terceiro experimento foi conduzido em Houma, Louisiana (EUA), para verificar se os resultados do segundo experimento poderiam indicar tolerância ao RS. A correlação entre % VC e % VNF foi r=0,68, mas nenhum deles esteve correlacionado com danos em produção, devido à existência de diferentes níveis de tolerância ao RS. A presença de vasos funcionais, apesar de colonizados por C. x. subsp. xyli, não foi suficiente para explicar a tolerância observada em diferentes genótipos. Outros fatores além da mera prevenção no transporte de água podem contribuir para a ocorrência de danos em produção. Por outro lado, processos inatos da planta que regulam a taxa de transpiração (perda de água) e sensibilidade à prevenção no transporte de seiva bruta podem estar agindo como mecanismos de tolerância ao RS. A alta correlação entre % VC e % VNF em genótipos moderadamente resistentes faz com que tanto TBIA como MCVX sejam adequados para selecionar genótipos de cana-de-açúcar resistentes ao RS nas fases iniciais de seleção. MCVX mostra-se como um método alternativo para países ainda em desenvolvimento, onde a mão de obra é mais barata e os equipamentos e reagentes requeridos pelo TBIA não são facilmente obtidos. No entanto, caso genótipos intermediários não sejam descartados nas fases iniciais da seleção, experimentos comparando a produção de parcelas sadias e doentes são necessários para determinar o nível de tolerância de cada um deles. O conhecimento do nível de resistência e tolerância de cada genótipo, antes de sua liberação, é de capital importância para orientar a tomada de medidas fitossanitárias complementares para reduzir o inóculo das mudas (Xo) e a evolução da doença ao longo das soqueiras (r) daqueles genótipos que suportam um potencial epidêmico elevado.Ratoon stunting disease (RSD) diagnosis by the staining by transpiration method (MCVX) and tissue blot immunoassay (TBIA) were carried out to study the colonization of sugarcane stalks by Clavibacter xyli subsp. xyli and its effects on water uptake through the xylem vessels of distinct genotypes. MCVX stained the functional vascular bundles of the stalks but not the non-functional ones (NFVB), while TBIA stained the colonized vascular bundles (CVB). MCVX/TBIA jointed method consists in an interesting model for measuring physiological changes induced in the host by xylem inhabitant bacteria. Either TBIA or MCVX determined that colonized vascular bundles were most frequent in the inner tissues of sugarcane internodes, decreasing progressively as the tissues approximated the epidermis. At Canal Point, Florida, a good correlation between NFVB and CVB was obtained in a group of nine moderately resistant genotypes (r=0.987). ln a second trial, using 19 genotypes that had a wider range of RSD reaction, the correlation between the two methods was just r=0.40. The main reason for the lower correlation was that some genotypes had a lower percentage of NFVB despite having a high percentage of CVB. Ln these genotypes, although the pathogen was present in the xylem, water uptake was not completely prevented. A third experiment was conducted at Houma, Louisiana, to verify if the results from the second experiment could indicate tolerance to RSD. The correlation between %CVB and %NFVB was r=0.68, but none of them was correlated with yield damage (reduced cane yield) due to different levels of RSD tolerance. Functional xylem vessels despite being colonized by C. x. subsp. xyli was not sufficient to explain the tolerance observed in different genotypes. Other factors than mere water uptake prevention might be determining yield damage. ln the other hand, innate processes of the plant which regulate the transpiration rate (water loss) and sensibility to water and nutrient transport prevention might be acting as mechanisms of tolerance to RSD. The high correlation between %CVB and %NFVB in moderately resistant genotypes makes the TBIA and MCVX techniques suitable for screening sugarcane genotypes for resistance to RSD in the early stages of selection. MCVX appears to be an alternative method for development of resistant genotypes in developing countries, where labor is less costly and equipment as well as reagents required for TBIA are not easily obtained. However, in case of intermediate genotypes are not discarded earlier in the breeding program, yield data trials comparing production of healthy and diseased plots are recommended to determine levels of tolerance. The knowledge of the resistance and tolerance level of each genotype before its release is essential for advising the use of complementary phytosanitary measures to reduce seed inoculum (Xo) and disease increasing in each stubble (r), only for genotypes where an epidemic potential had been observed

Analysis and Functional Annotation of an Expressed Sequence Tag Collection for Tropical Crop Sugarcane

To contribute to our understanding of the genome complexity of sugarcane, we undertook a large-scale expressed sequence tag (EST) program. More than 260,000 cDNA clones were partially sequenced from 26 standard cDNA libraries generated from different sugarcane tissues. After the processing of the sequences, 237,954 high-quality ESTs were identified. These ESTs were assembled into 43,141 putative transcripts. Of the assembled sequences, 35.6% presented no matches with existing sequences in public databases. A global analysis of the whole SUCEST data set indicated that 14,409 assembled sequences (33% of the total) contained at least one cDNA clone with a full-length insert. Annotation of the 43,141 assembled sequences associated almost 50% of the putative identified sugarcane genes with protein metabolism, cellular communication/signal transduction, bioenergetics, and stress responses. Inspection of the translated assembled sequences for conserved protein domains revealed 40,821 amino acid sequences with 1415 Pfam domains. Reassembling the consensus sequences of the 43,141 transcripts revealed a 22% redundancy in the first assembling. This indicated that possibly 33,620 unique genes had been identified and indicated that >90% of the sugarcane expressed genes were tagged

Brazilian coffee genome project: an EST-based genomic resource

O café é um dos principais produtos agrícolas, sendo considerado o segundo item em importância do comércio internacional de commodities. O gênero Coffea pertence à família Rubiaceae que também inclui outras plantas importantes. Este gênero contém aproximadamente 100 espécies, mas a produção comercial é baseada somente em duas espécies, Coffea arabica e Coffea canephora, que representam aproximadamente 70 % e 30 % do mercado total de café, respectivamente. O Projeto Genoma Café Brasileiro foi desenvolvido com o objetivo de disponibilizar os modernos recursos da genômica à comunidade científica e aos diferentes segmentos da cadeia produtiva do café. Para isso, foram seqüenciados 214.964 clones escolhidos aleatoriamente de 37 bibliotecas de cDNA de C. arabica, C. canephora e C. racemosa representando estádios específicos do desenvolvimento de células e de tecidos do cafeeiro, resultando em 130.792, 12.381 e 10.566 seqüências de cada espécie, respectivamente, após processo de trimagem. Os ESTs foram agrupados em 17.982 contigs e em 32.155 singletons. A comparação destas seqüências pelo programa BLAST revelou que 22 % não tiveram nenhuma similaridade significativa às seqüências no banco de dados do National Center for Biotechnology Information (de função conhecida ou desconhecida). A base de dados de ESTs do cafeeiro resultou na identificação de cerca de 33.000 unigenes diferentes. Os resultados de anotação das seqüências foram armazenados em base de dados online em http://www.lge.ibi.unicamp.br/cafe. Os recursos desenvolvidos por este projeto disponibilizam ferramentas genéticas e genômicas que podem ser decisivas para a sustentabilidade, a competitividade e a futura viabilidade da agroindústria cafeeira nos mercados interno e externo.Coffee is one of the most valuable agricultural commodities and ranks second on international trade exchanges. The genus Coffea belongs to the Rubiaceae family which includes other important plants. The genus contains about 100 species but commercial production is based only on two species, Coffea arabica and Coffea canephora that represent about 70 % and 30 % of the total coffee market, respectively. The Brazilian Coffee Genome Project was designed with the objective of making modern genomics resources available to the coffee scientific community, working on different aspects of the coffee production chain. We have single-pass sequenced a total of 214,964 randomly picked clones from 37 cDNA libraries of C. arabica, C. canephora and C. racemosa, representing specific stages of cells and plant development that after trimming resulted in 130,792, 12,381 and 10,566 sequences for each species, respectively. The ESTs clustered into 17,982 clusters and 32,155 singletons. Blast analysis of these sequences revealed that 22 % had no significant matches to sequences in the National Center for Biotechnology Information database (of known or unknown function). The generated coffee EST database resulted in the identification of close to 33,000 different unigenes. Annotated sequencing results have been stored in an online database at http://www.lge.ibi.unicamp.br/cafe. Resources developed in this project provide genetic and genomic tools that may hold the key to the sustainability, competitiveness and future viability of the coffee industry in local and international markets