Diversidade nucleotídica de genes envolvidos na biossíntese de ácidos clorogênicos de cafeeiros

Chlorogenic acids (CGAs) are important chemical compounds of Coffea spp. related to beverage quality as they affect its astringency and can change its aroma and flavor. About 310,000 Coffea Expressed Sequence Tags (ESTs) are available and provide access to the nucleotide variability of the plant and to the development of molecular markers linked to beverage quality for the main enzymes involved in biosynthesis of the CGAs: PAL, C4H, 4CL, CQT and C3’H. In this study we identifiedSNP, INDELS and SSR polymorphisms within the nucleotide sequences available from the Brazilian Coffee Genome database and from the NCBI. The EST sequences for CGAs were trimmed and clustered by the program Codon Code Aligner, and polymorphisms and their validation detected (chromatogram quality). We identified six isoforms for PAL, one for C4H, six for 4CL, two for CQT and two for C3’H. The contigs formed exhibited a total of 248 polymorphisms (236 SNPs and 12 INDELs),with 201 in the coding region (127 non-synonymous and 74 synonymous). The frequency of polymorphisms was greater in the UTR regions (1pol/54pb) in relation to the coding region (1pol/81pb). The analysis of C. arabica sequences allowed identification of two different subgroups of sequences, related to their ancestral genomes (C. canephora and C. eugenioides). The presence of 67,4% of the polymorphisms between the ancestral groups and 32,6% within the groups were observed em C. arabica . The characterization of nucleotide diversity on those genes is essential for further studies on differential expression of their homeologs, as well as the use of CGAs as molecular markers related to genetic mapping.Os ácidos clorogênicos (CGAs) são compostos químicos importantes de Coffea spp. para a qualidade da bebida, pois eles interferem na adstringência e podem alterar o aroma e sabor da bebida. Aproximadamente 310.000 ESTs de Coffea estão disponíveis e possibilitam o acesso à variabilidade nucleotídica da planta e o desenvolvimento de marcadores moleculares ligados à qualidade da bebida para as principais enzimas da via de biossíntese dos CGAs: PAL, C4H, 4CL, CQT e C3’H. Neste trabalho foram detectados polimorfismos dos tipos SNP, INDEL ou SSR dentro das sequências nucleotídidicas disponíveis no Projeto Genoma Café e no NCBI. As sequências de ESTs de CGAs foram clusterizadas pelo programa Codon Code Aligner,assim como a detecção de polimorfismos e validação dos mesmos (qualidade de cromatograma). Foram identificadas seis isoformas para PAL, uma para C4H, seis para 4CL, duas para CQT e duas para C3’H. Os contigs formados apresentaram um total de 248 polimorfismos (236 SNPs e 12 INDELs), sendo 201 na região codante (127 não sinônimos e 74 sinônimos). A frequência dos polimorfismos foi maior nas regiões UTRs (1pol/54pb), em relação à codante (1pol/81pb). A análise dassequências de C. arabica permitiu a identificação de 2 subgrupos diferentes de sequências, referentes aos seus genomas ancestrais (C. canephora e C. eugenioides). Foi observada a presença de 67,4% dos polimorfismos entre os grupos ancestrais e 32,6% dentro dos grupos em C. arabica. Esses resultados vêm permitindo definir genes tanto para estudos de expressão de homeólogos de CGAs como para o desenvolvimento de marcadores moleculares para o mapeamento genético

Composição química de cafés árabica de cultivares tradicionais e modernas

The objective of this work was to evaluate the influence of genetic diversity on the chemical composition of traditional and modern cultivars of Brazilian arabica coffee. Traditional (Bourbon, Catuaí and Icatu) and modern cultivars (Iapar 59, IPR 98, IPR 99, and IPR 103) were subjected to the same edaphoclimatic conditions, and to standardized post‑harvest treatments. Contents of sucrose, reducing sugars, organic acids (quinic, malic, and citric), total phenolic compounds, 5‑caffeoylquinic acid, nitrogenous compounds (protein, caffeine, and trigonelline), total lipids, cafestol, and kahweol were determined. Genetic diversity provides variability in coffee composition, allowing the discrimination between traditional and modern cultivars. Modern cultivars have higher contents of malic and 5‑caffeoylquinic acids, total lipids, kahweol and trigonelline. The parameters kahweol and the kahweol/cafestol ratio are proposed as discriminators between traditional and modern cultivars, since the introgression of genes from Coffea canephora increase the kahweol content and the values of kahweol/cafestol ratio.O objetivo deste trabalho foi avaliar a influência da diversidade genética sobre a composição química de cultivares modernas e tradicionais de café arábica brasileiro. Cultivares tradicionais (Bourbon, Catuaí e Icatu) e modernas (Iapar 59, IPR 98, IPR 99 e IPR 103) foram cultivadas nas mesmas condições edafoclimáticas e submetidas a tratamentos pós‑colheita padronizados. Determinaram-se os teores de sacarose, açúcares redutores, ácidos orgânicos (quínico, málico e cítrico), compostos fenólicos totais, ácido 5‑cafeoilquínico, compostos nitrogenados (proteína, trigonelina e cafeína), lipídeos totais, cafestol e caveol. A diversidade genética confere variabilidade à composição do café e permite a discriminação entre cultivares tradicionais e modernas. As cultivares modernas apresentam maior teor de ácidos málico e 5‑cafeoilquínico, lipídeos totais, caveol e trigonelina. Os parâmetros caveol e a relação caveol/cafestol são propostos como discriminadores entre cultivares modernas e tradicionais, uma vez que a introgressão de genes de Coffea canephora aumenta os teores de caveol e os valores da relação caveol/cafestol

Transcriptome analysis of leaves, flowers and fruits perisperm of Coffea arabica L. reveals the differential expression of genes involved in raffinose biosynthesis

Coffea arabica L. is an important crop in several developing countries. Despite its economic importance, minimal transcriptome data are available for fruit tissues, especially during fruit development where several compounds related to coffee quality are produced. To understand the molecular aspects related to coffee fruit and grain development, we report a large-scale transcriptome analysis of leaf, flower and perisperm fruit tissue development. Illumina sequencing yielded 41,881,572 high-quality filtered reads. De novo assembly generated 65,364 unigenes with an average length of 1,264 bp. A total of 24,548 unigenes were annotated as protein coding genes, including 12,560 full-length sequences. In the annotation process, we identified nine candidate genes related to the biosynthesis of raffinose family oligossacarides (RFOs). These sugars confer osmoprotection and are accumulated during initial fruit development. Four genes from this pathway had their transcriptional pattern validated by quantitative reverse transcription polymerase chain reaction (qRT-PCR). Furthermore, we identified ~24,000 putative target sites for microRNAs (miRNAs) and 134 putative transcriptionally active transposable elements (TE) sequences in our dataset. This C. arabica transcriptomic atlas provides an important step for identifying candidate genes related to several coffee metabolic pathways, especially those related to fruit chemical composition and therefore beverage quality. Our results are the starting point for enhancing our knowledge about the coffee genes that are transcribed during the flowering and initial fruit development stages. (Résumé d'auteur

Caracterização nutricional de acessos provenientes da Etiópia de café arábica

Due to the increasing need for cultivars with high yield and low environmental impact, the introgression of traits related to nutrient utilization efficiency is an important strategy for coffee breeding. In this way, the characterization of accessions from the center of origin is an important tool for breeding programs to gain insight on relevant genotypes with potential interest for production of new cultivars. This work aims to characterize nutrient concentration in 12 Coffea arabica L. wild accessions from Ethiopia, in greenhouse conditions, in order to identify genotypes displaying differential accumulation of mineral nutrients in leaves, shoots and roots. Based on the established criteria, Ethiopian access E237/CAF032 showed differential accumulation for P in leaves and E565/CAF009, E386/CAF131 and E332/CAF023  displayed more accumulation of N, Zn and Mn in roots, respectively. This study identifies one accession with potential more P use efficiency and one accession with potential more N use efficiency, which is an important contribution to identify C. arabica wild genotypes with potential traits related to nutritional efficiency. Devido à necessidade cada vez maior de cultivares que apresentem boa produtividade com impactos menores ao meio ambiente, a introgressão de características relacionadas ao uso eficiente de nutrientes minerais é uma estratégia relevante para o melhoramento genético do café. Nesse sentido, a caracterização de acessos provenientes do centro de origem da espécie é um importante subsídio para os programas de melhoramento visando à seleção de materiais de interesse para produção de novas cultivares. Objetivou-se,no  presente trabalho, caracterizar a concentração de nove nutrientes minerais em 12 acessos de Coffea arabica L., provenientes da Etiópia, em casa de vegetação, visando identificar genótipos com acumulação diferencial de nutrientes minerais em folhas, caule e raízes. Com base nos parâmetros estabelecidos, o acesso E237/CAF032 apresentou acúmulo diferencial para P, em folhas e E565/CAF009, E386/CAF131 e E332/CAF023 apresentaram concentração diferencial de N, Zn e Mn em raízes, respectivamente. O presente trabalho selecionou um acesso com potencial eficiência para uso de P e outro com potencial eficiência para o uso de N, o que pode contribuir em futuros estudos de seleção de materiais que possam ser utilizados na introgressão de características relacionadas à eficiência nutricional