Validação de descritores, caracterização e diversidade genética de cultivares de espécies comerciais e silvestres de maracujazeiro

Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Agronomia e Medicina Veterinária, Programa de Pós-Graduação em Agronomia, 2017.A variabilidade genética existente no maracujazeiro pode ser utilizada para diversificar o sistema de produção com a obtenção de produtos tecnológicos. Para a proteção de novas cultivares exige-se a utilização de descritores mínimos e ensaios de distinguibilidade, homogeneidade e estabilidade (DHE). Neste trabalho, objetivou-se caracterizar cultivares e matrizes de maracujazeiro azedo (Passiflora edulis Sims) e espécies e cultivares de maracujazeiro silvestre (Passiflora spp.) mediante a utilização de descritores morfoagronômicos e marcadores moleculares visando observar a capacidade dessas ferramentas em diferenciar as cultivares estudadas. Outro objetivo do trabalho foi validar os descritores propostos pelo Serviço Nacional de Proteção de Cultivares (SNPC). A caracterização morfoagronômica foi realizada na Embrapa Cerrados, Planaltina - DF; em propriedades rurais de Sobradinho - DF, Planaltina - GO, Núcleo Rural Tabatinga - DF e Núcleo Rural Pipiripau - DF e em dois viveiros localizados em Planaltina - DF. Utilizou-se uma lista com 33 descritores morfoagronômicos para a espécie silvestre Passiflora cincinnata, e para seis cultivares de maracujazeiro silvestre (BRS Pérola do Cerrado, BRS Estrela do Cerrado, BRS Rubiflora, BRS Roseflora, BRS Céu do Cerrado e BRS Rosea Púrpura) e 25 descritores morfoagronômicos para três cultivares de maracujazeiro azedo (BRS GA1, BRS SC1 e BRS RC) e para as cinco matrizes que deram origem à essas cultivares (CPMSC1, CPGA1, CPMGA2, BRSMR1 e CPACMJM08). Os descritores morfoagronômicos categóricos foram analisados por meio da distribuição de frequência e análises multivariadas e os quantitativos por análises de variância e comparação entre médias das cultivares. Foram também utilizados na caracterização das cultivares marcadores moleculares RAPD (Random Amplified Polymorphic DNA), ISSR (Inter Simple Sequence Repeats) e SSR (Simple Sequence Repeats). Os descritores morfoagronômicos foram eficientes para a caracterização dos maracujazeiros e para a quantificação da variabilidade genética entre as cultivares ou espécies. Verificou-se diferentes taxas de validação dos descritores devido a variações na classificação fenotípica ocasionadas pela influência ambiental. Os marcadores moleculares foram úteis na diferenciação das cultivares e na quantificação da variabilidade genética existente. No presente estudo, foram sugeridos alguns ajustes (inclusão de termos, classes fenotípicas e características, exclusão de algumas características) no documento orientador do MAPA (Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento) a fim de minimizar os equívocos e aumentar a precisão e acurácia dos descritores na diferenciação das cultivares.The genetic variability in passion fruit can be used to diversify the crop system with new technological products. The use of minimum descriptors and distinctness, uniformity and stability (DUS) tests are required for the intellectual protection of new varieties. The purpose of this work was to characterize varieties and matrices of sour passion fruit (Passiflora edulis Sims) and wild passion fruit species and varieties (Passiflora spp.) using morphoagronomic descriptors and molecular markers to observe the ability of these tools to differentiate the varieties studied. Another goal was to validate the descriptors proposed by the Brazilian Plant Variety Protection Office (SNPC). The morphoagronomic characterization was performed at Embrapa Cerrados, Planaltina - Federal District; on farms at Sobradinho - Federal District, Planaltina - GO, Núcleo Rural Tabatinga - Federal District and Núcleo Rural Pipiripau - Federal District and in two seedlings farms located in Planaltina - Federal District. A list of 33 morphoagronomic descriptors was used for Passiflora cincinnata and other six wild passion fruit varieties (BRS Pérola do Cerrado, BRS Estrela do Cerrado, BRS Rubiflora, BRS Roseflora, BRS Céu do Cerrado and BRS Rosea Púrpura) and 25 morphoagronomic descriptors were used for three varieties of sour passion fruit (BRS GA1, BRS SC1 and BRS RC) and for the five matrices that gave origin to these varieties (CPMSC1, CPGA1, CPMGA2, BRSMR1 and CPACMJM08). The categorical morphoagronomic descriptors were analyzed by frequency distribution and multivariate analysis. The quantitative descriptors were evaluated by analysis of variance and comparison among averages of the varieties. Molecular markers RAPD (Random Amplified Polymorphic DNA), ISSR (Inter Simple Sequence Repeats) and SSR (Simple Sequence Repeats) were also used for the characterization of varieties. The morphoagronomic descriptors were efficient for characterization of passion fruit and to quantify the genetic variability among varieties or species. Different validation rates for descriptors were observed because of variations in the phenotypic classification due to environmental influence. Molecular markers were useful to differentiate the varieties and to quantify the genetic variability among passion fruit species and varieties. In this study, some adjustments (inclusion of terms, phenotypic categories and characteristics, exclusion of some characteristics) were suggested in the MAPA (Brazilian Ministry of Agriculture Livestock and Food Supply) guiding document in order to minimize the misunderstandings and increase the differentiation among passion fruit varieties

Caracterização morfoagronômica e molecular de cultivares de maracujazeiro ornamental

O objetivo deste trabalho foi validar os descritores morfoagronômicos utilizados nos processos de proteção de cultivares no Brasil, por meio da caracterização de seis cultivares de maracujazeiro ornamental. As cultivares BRS Rubiflora, BRS Rosea Púrpura, BRS Céu do Cerrado, BRS Roseflora, BRS Estrela do Cerrado e BRS Pérola do Cerrado, 33 descritores morfoagronômicos e dois marcadores moleculares foram utilizados. Os descritores morfoagronômicos categóricos foram analisados por meio da distribuição de frequência e análises multivariadas. Os descritores morfoagronômicos quantitativos foram submetidos à análises de variância e à comparação entre médias das cultivares. Os marcadores "random amplified polymorphic DNA" (RAPD) e "inter-simple sequence repeats" (ISSR) foram usados para análise molecular. Observou-se alta taxa de validação dos descritores morfoagronômicos utilizados na proteção de cultivares. As análises de variância mostraram diferenças significativas entre os descritores quantitativos das cultivares, e os marcadores moleculares confirmaram as diferenças genéticas entre elas. Houve alta correlação entre as distâncias calculadas com base nos descritores morfoagronômicos categóricos e nos marcadores moleculares. Os descritores morfoagronômicos e os marcadores moleculares são úteis e complementares para a caracterização e a diferenciação das cultivares.The objective of this work was to validate the morphoagronomic descriptors used in the protection processes of plant cultivars in Brazil, by characterizing six cultivars of ornamental passion fruit. The BRS Rubiflora, BRS Rosea Púrpura, BRS Céu do Cerrado, BRS Roseflora, BRS Estrela do Cerrado, and BRS Pérola do Cerrado cultivars, 33 morphoagronomic descriptors, and two molecular markers were used. The categorical morphoagronomic descriptors were analyzed by frequency distribution and multivariate analyses. The quantitative morphoagronomic descriptors were subjected to the analysis of variance and to the comparison of the means of each cultivar. The random amplified polymorphic DNA (RAPD) and the inter-simple sequence repeats (ISSR) markers were used for molecular analysis. A high-validation rate was observed for the morphoagronomic descriptors used in the protection of plant cultivars. The analyses of variance showed significant differences between the quantitative descriptors, and the molecular markers confirmed the genetic differences among the cultivars. There was a high correlation between the calculated distances based on the categorical morphoagronomic descriptors and molecular markers. The morphoagronomic descriptors and molecular markers are useful and complementary for the characterization and differentiation of cultivars

Variabilidade genética de Passiflora spp. em plantios comerciais do Distrito Federal, Brasil

ABSTRACTEste estudo teve como objetivo caracterizar a variabilidade genética de acessos de maracujá comerciais no Distrito Federal por meio de marcadores RAPD. Análises genéticas foram feitas com amostras foliares de 30 acessos. As amostras de DNA foram amplificadas pela técnica de RAPD e os respectivos marcadores convertidos em uma matriz binária, a partir da qual as distâncias genéticas entre os acessos foram estimadas. Análises de agrupamento baseadas em distâncias genéticas permitiram detectar uma ampla gama de variabilidade genética entre os acessos de maracujazeiro-azedo, bem como para separá-los dos dois de maracujazeiro-doce. O posicionamento gráfico de ‘BRS Ouro Vermelho’ confirma a sua importante contribuição para aumentar a variabilidade genética das atuais variedades comerciais de maracujazeiro-azedo. A dispersão das distâncias genéticas entre os acessos comerciais de maracujazeiro-azedo suportam as evidências de diferentes origens genéticas para os materiais plantados no Distrito Federal. A variabilidade genética verificada evidencia o potencial de sucesso de futuros programas de melhoramento para essa região.This study aimed to characterize the genetic variability in commercial accessions of passion fruit from the Federal District, Brazil, by RAPD markers. Genetic analyses were done with leaf samples of 30 accessions. DNA samples were amplified by RAPD technique, and respective markers converted into a binary matrix, from which the genetic distances between the accessions were estimated. Clustering analyis based on genetic distances allowed to detect a wide range of genetic variabillity among the accessions of sour passion fruit, and to separate them from the two sweet passion fruit. The graphical positioning of ‘BRS Ouro Vermelho’ confirms its potential to improve the genetic variability of commercial varieties of sour passion fruit. Dispersal of genetic distances among commercial accessions of sour passion fruit supports evidence for different genetic origins of the materials planted in the Federal District.The verified genetic variability indicates the potential success of future breeding programs for this region

Retrocruzamentos visando à obtenção de resistência do maracujazeiro-azedo à virose do endurecimento dos frutos, auxiliados por marcadores moleculares

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Agronomia e Medicina Veterinária, 2008.O Brasil tem se destacado na produção de maracujá, entretanto, a produtividade média está muito abaixo do potencial da cultura. Um dos motivos da baixa produtividade são os problemas fitossanitários, que comprometem a produção e qualidade dos frutos. Para contornar estes problemas, programas de melhoramento genético têm sido realizados por meio de cruzamentos intra e interespecíficos entre genótipos comerciais e genótipos selvagens que, em geral, apresentam resistência a doenças. Objetivou-se, neste trabalho, obter, avaliar e caracterizar plantas da quarta e quinta geração de retrocruzamentos (RC4 e RC5, respectivamente) originadas do cruzamento base interespecífico das espécies P. edulis e P. setacea, quanto à virose do endurecimento dos frutos e quanto à recuperação do genoma recorrente com base em marcadores Randon Amplified Polymorphic DNA (RAPD). O trabalho foi realizado na Embrapa Cerrados. Em condições de campo, coletou-se aleatoriamente, dez folhas de cada planta RC4 e RC5 e também de três plantas de cada genitor (P. setacea e P. edulis) em épocas diferentes, para avaliação da severidade da virose. De acordo com uma escala visual de notas, classificouas em resistentes, medianamente susceptíveis, susceptíveis e altamente susceptíveis. Foi realizada uma inoculação mecânica em condições controladas e avaliou-se a manifestação de sintomas dessa doença em 60 plantas RC5 e seus genitores. Verificou-se a resistência das plantas P. setacea e a susceptibilidade das plantas RC e da espécie P. edulis. Para a caracterização de plantas RC4 e RC5 e da recuperação do genoma recorrente com base em marcadores RAPD, selecionou-se 17 plantas RC4 e 16 plantas RC5 com base na resistência à virose (avaliado como supramencionado). Utilizou-se também folhas de três plantas P. setacea e P. edulis. Amostras de DNA de cada material genético foram amplificadas para obtenção de marcadores RAPD. A maior distância genética foi observada entre os dois genitores (P. edulis e P. setacea), verificando-se uma grande porcentagem de polimorfismos. As plantas RC5 apresentaram maior recuperação do genitor recorrente e maior distância genética do genitor resistente quando comparadas com as plantas RC4. Entre as plantas RC4 e RC5, foram selecionadas aquelas com maior resistência à virose e mais próximas geneticamente do genitor recorrente para fornecer pólen para as sucessivas gerações, diminuindo, dessa forma, o tempo gasto para a recuperação do genoma recorrente. _______________________________________________________________________________________ ABSTRACTBrazil is an expoent in passion fruit production, however, the average productivity is quite below its potential. Among the reasons for low productivity are the phytosanitary problems, that compromise the production and the quality of the fruit. Breeding programs that use intra and interspecific crossings have been conducted to overcome these problems. The objective of the present work is to obtain, evaluate and characterize plants of the fourth and fifth backcrossing generation (RC4 and RC5, respectively) originated from the base interspecific crossing between species Passiflora setacea and P. edulis) regarding the woodiness virus disease and the recovery of recurrent genome based on Random Amplified Polymorphic DNA (RAPD) markers. The experiment was carried out at Embrapa Cerrados. Ten leaves per RC4 and RC5 plant and three plants per genitor (P. setacea and P. edulis) were randomly collected, at different time points, for evaluation of virus symptons. They were classified into highly resistant, resistant, susceptible and highly susceptible, according to a visual scale of grades. Artificial inoculation was held under controlled conditions and the incidence of this disease in 60 plants RC5 and their genitors was evaluated. The resistance of P.setacea and the susceptibility of RC plants and P.edulis species were verified. To characterize RC4 and RC5 plants and the recover of the recurrent genome based on RAPD markers, 17 RC4 plants and 16 RC5 plants were collected, based on virusis resistance (evaluation as before mentioned). Leaves of three P. setacea and P. edulis plants were also used. DNA samples of each genetic material was amplified to obtain RAPD markers. The greatest genetic distance was observed between the two genitors (P. edulis and P. setacea), with a large percentage of polymorphisms. RC5 plants showed greater recovery of the recurrent genitor and greater genetic distance to the resistant genitor when compared with RC4 plants. Among RC4 and RC5 plants were selected those with greater resistance to virusis and genetically closer to the recurrent genitor to provide pollen for successive generations, in order to decrease the time spent on the recurrent genome recovery

Morphoagronomic and molecular characterization of ornamental passion fruit cultivars

<div><p>Abstract: The objective of this work was to validate the morphoagronomic descriptors used in the protection processes of plant cultivars in Brazil, by characterizing six cultivars of ornamental passion fruit. The BRS Rubiflora, BRS Rosea Púrpura, BRS Céu do Cerrado, BRS Roseflora, BRS Estrela do Cerrado, and BRS Pérola do Cerrado cultivars, 33 morphoagronomic descriptors, and two molecular markers were used. The categorical morphoagronomic descriptors were analyzed by frequency distribution and multivariate analyses. The quantitative morphoagronomic descriptors were subjected to the analysis of variance and to the comparison of the means of each cultivar. The random amplified polymorphic DNA (RAPD) and the inter-simple sequence repeats (ISSR) markers were used for molecular analysis. A high-validation rate was observed for the morphoagronomic descriptors used in the protection of plant cultivars. The analyses of variance showed significant differences between the quantitative descriptors, and the molecular markers confirmed the genetic differences among the cultivars. There was a high correlation between the calculated distances based on the categorical morphoagronomic descriptors and molecular markers. The morphoagronomic descriptors and molecular markers are useful and complementary for the characterization and differentiation of cultivars.</p></div

Rooting of wild species of passion fruit using five doses of indolebutyric acicid

Este trabalho teve como objetivo avaliar em casa de vegetação o potencial de enraizamento de diferentes espécies silvestres de maracujá, utilizando diferentes doses de ácido indolilbutírico. Estacas herbáceas de plantas adultas de Passiflora setacea, P. coccinea, P. amethystina, P. edulis, P. edulis x P. setacea e P. coccinea x P. setacea foram coletadas e tratadas com doses de 0; 250; 500; 750 e 1.000 mgL-1 de IBA, sendo em seguida plantadas em bandejas com substrato umedecido e mantidas sob nebulização intermitente. O delineamento experimental adotado foi o de blocos ao acaso, com 5 repetições, em arranjo fatorial de 6 x 5 (seis espécies e cinco níveis de regulador vegetal) e 6 estacas úteis por unidade experimental. As variáveis analisadas foram estaca viva com raiz e com broto (EVCRCB), estaca viva com raiz e sem broto (EVCRSB), estaca viva com calo (EVCC), estaca viva sem calo (EVSC), total de estacas enraizadas (TER), estaca morta com raiz (EMCR), estaca morta com calo (EMCC), estaca morta sem calo (EMSC), total de estaca morta (TEM), estaca com broto (ECB), média de estacas com broto (MEB), massa seca da raiz (MSRA), massa seca do broto (MSBRO) e massa seca total (MSTOTAL). A espécie P. amethystina apresentou o melhor desenvolvimento, destacando-se entre as outras espécies e mostrando potencial para enraizamento, tendo 88,67% de estacas enraizadas e brotadas. O uso do IBA foi eficiente à medida que se aumentavam as doses, proporcionando bom desenvolvimento às estacas das espécies estudadas.The aim of this work was to evaluate under greenhouse conditions, the rooting potential of different wild species of passion fruit using different doses of indolebutyric acid. Herbaceous cuttings of adult plants of Passiflora setacea, P. coccinea, P. amethystina, P. edulis, P. edulis x P. setacea and P. coccinea x P. setacea were collected and treated with doses of 0, 250, 500, 750 and 1000 mgL-1 of IBA, and then planted in trays with moistened substrate and held under intermittent mist. The experimental design was in randomized blocks with 5 replications and 6 x 5 factorial arrangement (six species and five IBA levels) and 6 useful cuttings per experimental unit. The variables observed were rooted living cutting with sprouts (RLCWS), rooted living cutting without sprouts (RLCWOS), living cutting with callus (LCWC), living cutting without callus (LCWOC), total of rooted cuttings (TRC), dead rooted cutting (DRC), dead cutting with callus (DCWC), dead cutting without callus (DCWOC), total of dead cuttings (TDC), cutting with sprouds (CWS), average cuttings with sprouts (ACWS), root dry matter (ROOTDM), sprout dry matter (SPRDM),and total of dry matter (TOTALDM). The P. amethystina species presented better development than other species, showing rooting potential, with 88.67% of cuttings with roots and sprouts. The use of IBA was efficient as the doses were increased, providing a good development for cuttings of the studied species

Recovery analysis of recurrent genitor in sour passion fruit through RAPD markers

O Brasil é o maior produtor mundial de maracujá, entretanto tem-se observado redução na produtividade do maracujazeiro nos últimos anos, devido, principalmente, a fatores fitossanitários. Na Embrapa Cerrados, a transferência de genes de resistência de espécies silvestres para as comerciais de maracujazeiro tem sido feita por meio de hibridações interespecíficas seguidas de um programa de retrocruzamentos auxiliados por marcadores moleculares. Este trabalho teve por objetivo verificar a recuperação do genoma recorrente nas plantas RC4 e RC5 [(Passiflora edulis x Passiflora setacea) x Passiflora edulis ] com base em marcadores RAPD. O estudo foi desenvolvido no Laboratório de Genética e Biologia Molecular da Embrapa Cerrados. Amostras de DNA de cada material genético (17 plantas RC4, 16 plantas RC5, Passiflora edulis e Passiflora setacea) foram amplificadas para obtenção de marcadores RAPD. Foram utilizados 12 primers decâmeros para as plantas RC4 e 14 primers decâmeros para as plantas RC5. Os marcadores RAPD gerados foram convertidos em matriz de dados binários. Verificou-se alta porcentagem de marcadores polimórficos em consequência do cruzamento-base interespecífico. A menor similaridade genética foi observada entre as espécies P. edulis e P. setacea, evidenciando a grande distância genética dessas espécies.Brazil is the largest world producer of passion fruit, however, it has been observed a reduction in the productivity in recent years due, mainly, to phytosanitary factors. At Embrapa Cerrados, the transfer of resistance genes from wild to commercial species of passion fruit has been made through interspecific hybridations, followed by a backcrossing molecular marker-assisted program. The objective this work was to verify the recovery of recurrent genome at the plants RC4 and RC5 [(Passiflora edulis x Passiflora setacea) x Passiflora edulis] based on RAPD markers. The study was developed at Embrapa Cerrados Laboratory of Genetics and Molecular Biology. DNA samples of each genetic material (17 RC4 plants, 16 RC5 plants, Passiflora edulis and Passiflora setacea) were amplified to obtain RAPD markers. There were used 12 decamer primers for plants RC4 and 14 decamer primers for plants RC5. The RAPD markers generated were converted into a matrix of binary data. There were a high percentage of polymorphic markers as a result of interspecific base crossing. The smallest genetic similarity was observed between species P. edulis and P. setacea, highlighting the large genetic distance of these commercial and wild varieties, respectively

Análise da recuperação do genitor recorrente em maracujazeiro-azedo por meio de marcadores RAPD Recovery analysis of recurrent genitor in sour passion fruit through RAPD markers

O Brasil é o maior produtor mundial de maracujá, entretanto tem-se observado redução na produtividade do maracujazeiro nos últimos anos, devido, principalmente, a fatores fitossanitários. Na Embrapa Cerrados, a transferência de genes de resistência de espécies silvestres para as comerciais de maracujazeiro tem sido feita por meio de hibridações interespecíficas seguidas de um programa de retrocruzamentos auxiliados por marcadores moleculares. Este trabalho teve por objetivo verificar a recuperação do genoma recorrente nas plantas RC4 e RC5 [(Passiflora edulis x Passiflora setacea) x Passiflora edulis ] com base em marcadores RAPD. O estudo foi desenvolvido no Laboratório de Genética e Biologia Molecular da Embrapa Cerrados. Amostras de DNA de cada material genético (17 plantas RC4, 16 plantas RC5, Passiflora edulis e Passiflora setacea) foram amplificadas para obtenção de marcadores RAPD. Foram utilizados 12 primers decâmeros para as plantas RC4 e 14 primers decâmeros para as plantas RC5. Os marcadores RAPD gerados foram convertidos em matriz de dados binários. Verificou-se alta porcentagem de marcadores polimórficos em consequência do cruzamento-base interespecífico. A menor similaridade genética foi observada entre as espécies P. edulis e P. setacea, evidenciando a grande distância genética dessas espécies.<br>Brazil is the largest world producer of passion fruit, however, it has been observed a reduction in the productivity in recent years due, mainly, to phytosanitary factors. At Embrapa Cerrados, the transfer of resistance genes from wild to commercial species of passion fruit has been made through interspecific hybridations, followed by a backcrossing molecular marker-assisted program. The objective this work was to verify the recovery of recurrent genome at the plants RC4 and RC5 [(Passiflora edulis x Passiflora setacea) x Passiflora edulis] based on RAPD markers. The study was developed at Embrapa Cerrados Laboratory of Genetics and Molecular Biology. DNA samples of each genetic material (17 RC4 plants, 16 RC5 plants, Passiflora edulis and Passiflora setacea) were amplified to obtain RAPD markers. There were used 12 decamer primers for plants RC4 and 14 decamer primers for plants RC5. The RAPD markers generated were converted into a matrix of binary data. There were a high percentage of polymorphic markers as a result of interspecific base crossing. The smallest genetic similarity was observed between species P. edulis and P. setacea, highlighting the large genetic distance of these commercial and wild varieties, respectively