Caracterização molecular de variedades de videira (VITIS spp.) de Santa Catarina por marcadores microssatélites (SSRs)

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Agrárias. Programa de Pós-Graduação em Recursos Genéticos Vegetais.A videira é a frutífera economicamente mais importante no mundo e é cultivada para que seus frutos produzam uvas de mesa, suco, uvas passas e vinhos. A espécie Vitis vinifera L. é cultivada pelo mundo todo e muitas variedades importantes têm sido selecionadas durante os séculos. O inventário das variedades de videira descritas na literatura revela a existência de mais de 14000 variedades. Esta grande diversidade genética foi originada pela antiga prática da propagação vegetativa. A dispersão das variedades de videira ou populações de diferentes origens por meio da migração e do comércio conduziu a um grande número de sinônimos, homônimos e ambigüidades na identificação das variedades. Deste modo, a análise genética molecular, baseada no polimorfismo de DNA detectado em locos marcadores tem sido útil no estudo de diversidade genética das coleções de germoplasma facilitando a classificação correta de amostras, bem como a identificação de sinônimos e homônimos. A coleção de germoplasma de videira do Estado de Santa Catarina mantém plantas de videiras que necessitam ser identificadas e caracterizadas corretamente a fim de evitar duplicatas ou sinonímias. Este trabalho objetivou caracterizar e identificar as variedades de videira, das coleções públicas e privadas de Santa Catarina, por marcadores microssatélites. Foram utilizados cinco painéis de marcadores microssatélites (multiplex-seqüenciador) constituídos por primers marcados com fluorocromos para a genotipagem semi-automática em seqüenciador de DNA de 246 amostras de videira, coletados em 7 regiões do Estado de Santa Catarina. Dez locos marcadores distribuídos no genoma da videira foram genotipados utilizando os painéis multiplex e os dados utilizados para identificar variedades sinônimas, de origem desconhecida e erros de identificação, e criar um banco de dados referencial informatizado das variedades de videira (Vitis spp.) de Santa Catarina. Das 246 amostras genotipadas, 181 foram identificadas com segurança e o restante (n=65) por terem amplificado em menos de 6 locos SSRs, não foram identificadas, pois pouco ou nenhum dado referente ao tamanho dos alelos foi suficiente para identifica-lás com segurança. A análise com microssatélites das 181 amostras identificadas resultou em 68 perfis moleculares únicos (68 variedades diferentes), 10 casos de variedades sinônimas (entre as variedades coletadas em Santa Catarina quando comparadas com aquelas encontradas nos 'database' e literatura internacional), identificação de 10 amostras de origem genética desconhecida, 7 casos de erro de identificação e 7 casos de variabilidade intravarietal. Um grande número de alelos pôde ser detectado, o que comprovou a natureza multialélica deste tipo de marcador e a alta eficiência na caracterização e discriminação do germoplasma de Vitis sp. a nível de variedade, gerando fingerprintings únicos para um grande número de genótipos. A metodologia de genotipagem utilizando painéis de microssatélites marcados com fluorescência e genotipados em seqüenciador automático de DNA apresentada mostrou ser um procedimento eficiente, rápido e simples na detecção de polimorfismo SSRs

Aclimatização de plantas micropropagadas de videira cv. Bordô (Vitis labrusca L.) em diferentes substratos

The substrate must promote the growth of the plants, being an important component during the acclimatization of micropropagated plants. The aim of this research was to evaluate the effects of different substrates during the acclimatization of fox grape cv. Bordô. The experiment was carried out at the greenhouse during February and March of 2009. Five substrates were tested: Plantmax® HT, Plantmax® HT: Coconut fiber (7,5:2,5 v/v), Plantmax® HT: Coconut fiber (1:1 v/v), Plantmax® HT: Coconut fiber (2,5:7,5 v/v) and Coconut fiber. The process of acclimatization consisted of three phases. After 20 days of in vitro culture, it was removed the PVC film (Polyvinyl chloride) that covered the flasks and after two days, flasks had lids partial opening for two hours at the growth room conditions. The plants were transferred for the different substrates and placed in a greenhouse with intermittent nebulization during 16 days proceeded by 20 days of daily manual irrigation.  The best substrate for acclimatization of fox grape cv. Bordô was Plantmax® HT, benefitting the formation of roots and aerial part of the plants. The coconut fiber must not be used alone as substrate or in larger proportions than 25% in the mixture with Plantmax® HT.O substrato deve promover o crescimento das plantas, sendo um componente importante durante a aclimatação das plantas micropropagadas. O objetivo desta pesquisa foi avaliar os efeitos de diferentes substratos durante a aclimatação da uva de raposa cv. Bordô. O experimento foi realizado em casa de vegetação nos meses de fevereiro e março de 2009. Cinco substratos foram testados: Plantmax® HT, Plantmax® HT: fibra de coco (7,5: 2,5 v / v), Plantmax® HT: fibra de coco ( 1: 1 v / v), Plantmax® HT: fibra de coco (2,5: 7,5 v / v) e fibra de coco. O processo de aclimatação consistiu em três fases. Após 20 dias de cultura in vitro, foi removido o filme de PVC (cloreto de polivinil) que cobria os frascos e após dois dias, os frascos tinham tampas abrindo parcialmente por duas horas nas condições da sala de crescimento. As plantas foram transferidas para os diferentes substratos e colocadas em casa de vegetação com nebulização intermitente durante 16 dias seguidos por 20 dias de irrigação manual diária. O melhor substrato para aclimatação da uva de raposa cv. O Bordô foi o Plantmax® HT, beneficiando a formação de raízes e parte aérea das plantas. A fibra de coco não deve ser usada sozinha como substrato ou em proporções maiores que 25% na mistura com Plantmax® HT

Caracterização molecular de videiras de Santa Catarina por marcadores microssatélites

The objective of this work was to characterize the grape germplasm in Santa Catarina, Brazil, using microsatellite DNA markers (simple sequence repeats – SSR). The DNA samples were collected from leaves and shoots of accessions of public and private collections from the counties Urussanga, Nova Trento, Rodeio, São Joaquim, Campos Novos, Videira, and Água Doce. Ten SSR loci (VVS2, VVMD5, VVMD7, VVMD27, VrZAG62, VrZAG79, VVMD25, VVMD28, VVMD31, and VVMD32) were analysed by capillary electrophoresis. Molecular profiling was conducted for 190 grapevines (European, American, and hybrids), and 67 genotypes were obtained. The data were compared with each other and with those from the literature and from online databases, in order to identify varieties and discover cases of synonymy and homonymy. Forty molecular profiles corresponded to known varieties, while 27 genotypes were described for the first time. The existence of typical germplasm composed mainly of American and hybrid varieties is an important finding for local viticulture. Applications of the results rely on quality control and certification at the nursery level. Increasing precision in the characterization of grapevine genotypes may help breeding programs.O objetivo deste trabalho foi caracterizar a diversidade de videiras em Santa Catarina, por meio de marcadores moleculares microssatélites ("simple sequence repeats" – SSR). Amostras de DNA foram coletadas a partir de folhas e ramos de acessos de coleções de germoplasma públicas e privadas, nos municípios de Urussanga, Nova Trento, Rodeio, São Joaquim, Campos Novos, Videira e Água Doce. Dez loci SSR (VVS2, VVMD5, VVMD7, VVMD27, VrZAG62, VrZAG79, VVMD25, VVMD28, VVMD31 e VVMD32) foram analisados por eletroforese capilar. Foram produzidos perfis moleculares de 190 acessos de videira (europeus, americanos e híbridos), e 67 genótipos foram individualizados. Os dados foram comparados entre si e com aqueles disponíveis em literatura e em bancos de dados online, para a identificação de correspondências e casos de sinonímia e homonímia. Quarenta perfis moleculares corresponderam a variedades conhecidas, e 27 genótipos foram descritos pela primeira vez. A existência de um germoplasma típico, composto principalmente de variedades americanas e híbridas, é um fator importante para a viticultura local. A aplicação desses resultados poderá contribuir para o controle de qualidade e a certificação de mudas. Além disso, aumentar a precisão no que tange à caracterização genética da videira, auxiliará os programas de melhoramento genético

Hibridação interespecífica entre Vitis Labrusca e Vitis Rotundifolia e análise da diversidade genética por meio de marcadores microssatélites

Resumo: A geração de novos porta-enxertos que combinem a resistência a pragas e doenças de Vitis rotundifolia com o fácil enraizamento de Euvitis spp. tem sido um objetivo de longa data no melhoramento de porta-enxertos de videira. Além disso, o conhecimento da diversidade genética de uma espécie fornece subsídios para o melhoramento genético da mesma. Neste sentido, o presente estudo teve por objetivos analisar o potencial de obtenção de híbridos em cruzamentos controlados envolvendo cultivares de Vitis rotundifolia e Vitis labrusca visando a geração de novos porta-enxertos, confirmar a ocorrência da fecundação cruzada em híbridos interespecíficos e avaliar a diversidade genética entre as cultivares de Vitis labrusca e Vitis rotundifolia. Marcadores microssatélites foram utilizados para confirmar as hibridizações interespecíficas e a identidade dos parentais, bem como avaliar a diversidade genética. Nos cruzamentos em que V. rotundifolia foi utilizada como genitor feminino, nenhum híbrido verdadeiro foi obtido. Nos cruzamentos recíprocos, 114 plântulas foram identificadas como verdadeiros híbridos de V. labrusca x V. rotundifolia. Foram confirmados os cruzamentos 'Bordo' x 'Carlos', 'Magnolia', 'Regale' e 'Roanoke', e 'Isabel' x 'Bountiful', 'Carlos', 'Magnolia', 'Regale' e 'Roanoke'. A cultivar ‘Magoon’ apresentou o mesmo perfil genético que ‘Regale’ deste estudo e da cultivar ‘Regale’ presente na base de dados de referência para identificação de videira, mantida pela Foundation Plant Service, Universidade da Califórnia, Davis, indicando um provável erro de plantio. Quanto aos parâmetros genéticos, foram encontradas diferenças significativas na composição alélica que refletiram tanto sobre a existência de diferentes conjuntos de alelos para V. rotundifolia e V. labrusca e na existência de alelos rivados em cada grupo. Foi encontrado um total de 54 alelos com uma média de 7,25 alelos por loco. A heterozigosidade observada variou de 37,14% (VVMD5) a 97,14% (VVMD27), sem diferenças significativas em relação aos valores esperados para todos os locos, exceto para VVMD5. Foram verificados valores de conteúdo de informação polimórfica (PIC) superiores a 0,25 em mais de 85% dos locos analisados, sendo que VVMD31 apresentou-se como o mais informativo. Por meio da análise de agrupamento UPGMA foi possível separar os acessos em grupos distintos, V. rotundifolia e V. labrusca. Dentro de cada grupo, as cultivares mais divergentes foram ‘Bountiful’ (V. rotundifolia) e ‘Goethe’ (V. labrusca), respectivamente. Estas mesmas cultivares também apresentaram o maior número de alelos privados, 4 e 7, respectivamente. Quando comparados os dois grupos, as cultivares mais divergentes foram ‘Bountiful’ e ‘Bordo’, com a maior distância de Nei (1972). Pôde-se concluir que o sucesso da hibridização depende principalmente da espécie e da cultivar utilizada como genitor feminino e que há variabilidade genética suficiente nas cultivares utilizada neste estudo para subsidiar programas de melhoramento genético. Os marcadores microssatélites são importantes ferramentas para confirmar a paternidade de híbridos interespecíficos F1, para determinar a correta identidade de cultivares de V. rotundifolia avaliar a diversidade genética

Hibridação interespecífica entre Vitis Labrusca e Vitis Rotundifolia e análise da diversidade genética por meio de marcadores microssatélites

Resumo: A geração de novos porta-enxertos que combinem a resistência a pragas e doenças de Vitis rotundifolia com o fácil enraizamento de Euvitis spp. tem sido um objetivo de longa data no melhoramento de porta-enxertos de videira. Além disso, o conhecimento da diversidade genética de uma espécie fornece subsídios para o melhoramento genético da mesma. Neste sentido, o presente estudo teve por objetivos analisar o potencial de obtenção de híbridos em cruzamentos controlados envolvendo cultivares de Vitis rotundifolia e Vitis labrusca visando a geração de novos porta-enxertos, confirmar a ocorrência da fecundação cruzada em híbridos interespecíficos e avaliar a diversidade genética entre as cultivares de Vitis labrusca e Vitis rotundifolia. Marcadores microssatélites foram utilizados para confirmar as hibridizações interespecíficas e a identidade dos parentais, bem como avaliar a diversidade genética. Nos cruzamentos em que V. rotundifolia foi utilizada como genitor feminino, nenhum híbrido verdadeiro foi obtido. Nos cruzamentos recíprocos, 114 plântulas foram identificadas como verdadeiros híbridos de V. labrusca x V. rotundifolia. Foram confirmados os cruzamentos 'Bordo' x 'Carlos', 'Magnolia', 'Regale' e 'Roanoke', e 'Isabel' x 'Bountiful', 'Carlos', 'Magnolia', 'Regale' e 'Roanoke'. A cultivar ‘Magoon’ apresentou o mesmo perfil genético que ‘Regale’ deste estudo e da cultivar ‘Regale’ presente na base de dados de referência para identificação de videira, mantida pela Foundation Plant Service, Universidade da Califórnia, Davis, indicando um provável erro de plantio. Quanto aos parâmetros genéticos, foram encontradas diferenças significativas na composição alélica que refletiram tanto sobre a existência de diferentes conjuntos de alelos para V. rotundifolia e V. labrusca e na existência de alelos rivados em cada grupo. Foi encontrado um total de 54 alelos com uma média de 7,25 alelos por loco. A heterozigosidade observada variou de 37,14% (VVMD5) a 97,14% (VVMD27), sem diferenças significativas em relação aos valores esperados para todos os locos, exceto para VVMD5. Foram verificados valores de conteúdo de informação polimórfica (PIC) superiores a 0,25 em mais de 85% dos locos analisados, sendo que VVMD31 apresentou-se como o mais informativo. Por meio da análise de agrupamento UPGMA foi possível separar os acessos em grupos distintos, V. rotundifolia e V. labrusca. Dentro de cada grupo, as cultivares mais divergentes foram ‘Bountiful’ (V. rotundifolia) e ‘Goethe’ (V. labrusca), respectivamente. Estas mesmas cultivares também apresentaram o maior número de alelos privados, 4 e 7, respectivamente. Quando comparados os dois grupos, as cultivares mais divergentes foram ‘Bountiful’ e ‘Bordo’, com a maior distância de Nei (1972). Pôde-se concluir que o sucesso da hibridização depende principalmente da espécie e da cultivar utilizada como genitor feminino e que há variabilidade genética suficiente nas cultivares utilizada neste estudo para subsidiar programas de melhoramento genético. Os marcadores microssatélites são importantes ferramentas para confirmar a paternidade de híbridos interespecíficos F1, para determinar a correta identidade de cultivares de V. rotundifolia avaliar a diversidade genética

Use of microsatellite markers to assess the identity and genetic diversity of Vitis labrusca and Vitis rotundifolia cultivars

Ten grapevine cultivars were genotyped at eight microsatellite loci to characterize their identity and genetic diversity. Of these, nine cultivar profiles matched with those of databases and 'Magoon' matched with 'Regale' in the present study and 'Regale' in the University of California (Davis) database, implicating a likely error in planting. The number of alleles ranged from 5 (VVM5) to 9 (VVMD31), and the observed heterozygosity ranged from 37.14 (VVMD5) to 97.14% (VVMD27), with no significant differences in relation to the expected values for any of the loci, with the exception of VVMD5. The polymorphism information content values were observed to be above 0.25 in more than 85% of the loci analyzed, and VVMD31 was the most informative. The UPGMA analysis clustered the cultivars into two distinct groups. Within each group, the most divergent cultivars were 'Bountiful' (V. rotundifolia) and 'Goethe' (V. labrusca), also exhibiting the largest number of private alleles, 4 and 7, respectively. When comparing the two groups, the most divergent accessions were 'Bountiful' and 'Bordo', with the highest Nei distance. It was demonstrated that there is sufficient genetic variability in the cultivars used in this study to support breeding programs

Fox grape cv. Bordô (Vitis labrusca L.) and grapevine cv. Chardonnay (Vitis vinifera L.) cultivated in vitro under different carbohydrates, amino acids and 6-Benzylaminopurine levels

The aim of this work was to study the influence of sucrose and glucose, amino acids and BAP (6-Benzylaminopurine) levels on in vitro shoot regeneration of fox grape cv. Bordô and grapevine cv. Chardonnay. The nodal segments from micropropagated material were used as explants and half-strength MS medium as the basal medium. Sucrose and glucose at 15, 30 and 45 g.L-1 were tested as a carbon source and the supplementation of adenine, asparagine, alanine, glycine, cysteine, glutamine, arginine was tested at 40 g.L-1. The BAP levels (1 and 5 μM) in solid and double-phase media were evaluated and compared with a control medium without BAP. Bordô had best in vitro growth than Chardonnay. Sucrose was a better carbohydrate source than glucose for both the cultivars. Bordô and Chardonnay had different amino acid preferences for some parameters. In conclusion, for in vitro shoot regeneration from the nodal segments, culture on solid medium with 5 μM BAP, 15 g.L-1 sucrose for Bordô and 45 g.L-1 sucrose for Chardonnay showed better results. Similarly, the supplementation of 40 g.L-1 arginine for Bordô and 40 g.L-1 arginine or glycine for Chardonnay showed better results

<b>Behavior of <em>Jatropha curcas</em> L. seeds under osmotic stress: germination and cell cycle activity

Jatropha curcas is an oil-rich Euphorbiaceae seed species renowned for its apparent tolerance to environmental stresses. It is considered a promising source of renewable feedstock for biodiesel production in the Brazilian semiarid region where crop establishment requires a better understanding of the mechanisms leading to proper seed and plant behavior under water restrictive conditions. This study describes physiological and cytological profiles of J. curcas seeds imbibed in water restriction conditions by means of osmotic stress or osmoconditioning. Seeds were characterized by size, weight, moisture content and dry mass, germinability, and cell cycle activation by means of tubulin and microtubule cytoskeleton accumulation. Osmoconditioning at -0.8 MPa did not induce priming effects as it did not improve the physiological quality of the seed lots. Western blotting and immunocytochemical analysis revealed an increasing accumulation of tubulin and microtubule cytoskeleton in seeds imbibed in water for 48h onwards, culminating in the onset of mitotic configurations after germination. Only cortical microtubules were observed during seed osmoconditioning, whereas mitotic microtubules only occurred after re-imbibition of osmoconditioned seeds in water and subsequent germination