Molecular characterization of accessions of a rare genetic resource: sugary cassava (Manihot esculenta Crantz) from Brazilian Amazon

2016

Natural variation in expression of genes associated with carotenoid biosynthesis and accumlation in cassava (Manihot esculenta Crantz) storage root.

2016

Natural variation in expression of genes associated with carotenoid biosynthesis and accumulation in cassava (Manihot esculenta Crantz) storage root.

ABSTRACT: BACKGROUND: Cassava (Manihot esculenta Crantz) storage root provides a staple food source for millions of people worldwide. Increasing the carotenoid content in storage root of cassava could provide improved nutritional and health benefits. Because carotenoid accumulation has been associated with storage root color, this study characterized carotenoid profiles, and abundance of key transcripts associated with carotenoid biosynthesis, from 23 landraces of cassava storage root ranging in color from white-to-yellow-to-pink. This study provides important information to plant breeding programs aimed at improving cassava storage root nutritional quality. RESULTS: Among the 23 landraces, five carotenoid types were detected in storage root with white color, while carotenoid types ranged from 1 to 21 in storage root with pink and yellow color. The majority of storage root in these landraces ranged in color from pale-to-intense yellow. In this color group, total ß-carotene, containing all-E-, 9-Z-, and 13-Z-ß-carotene isomers, was the major carotenoid type detected, varying from 26.13 to 76.72 %. Although no ?-carotene was observed, variable amounts of a ?-ring derived xanthophyll, lutein, was detected; with greater accumulation of ?-ring xanthophylls than of ß-ring xanthophyll. Lycopene was detected in a landrace (Cas51) with pink color storage root, but it was not detected in storage root with yellow color. Based on microarray and qRT-PCR analyses, abundance of transcripts coding for enzymes involved in carotenoid biosynthesis were consistent with carotenoid composition determined by contrasting HPLC-Diode Array profiles from storage root of landraces IAC12, Cas64, and Cas51. Abundance of transcripts encoding for proteins regulating plastid division were also consistent with the observed differences in total ß-carotene accumulation. CONCLUSIONS: Among the 23 cassava landraces with varying storage root color and diverse carotenoid types and profiles, landrace Cas51 (pink color storage root) had low LYCb transcript abundance, whereas landrace Cas64 (intense yellow storage root) had decreased HYb transcript abundance. These results may explain the increased amounts of lycopene and total ß-carotene observed in landraces Cas51 and Cas64, respectively. Overall, total carotenoid content in cassava storage root of color class representatives were associated with spatial patterns of secondary growth, color, and abundance of transcripts linked to plastid division. Finally, a partial carotenoid biosynthesis pathway is proposed.

Reação de variedades de mandioca (Manihot esculenta Crantz) a Xanthomonas axonopodis pv. manihotis.

O presente trabalho teve como objetivo avaliar 26 materiais de mandioca quanto à resistência a bacteriose em casa-de-vegetação. Plantas com 2 a 3 pares de folhas foram inoculadas com dois isolados de Xanthomonas axonopodis pv. manihotis (Xam) através da pulverização da suspensão bacteriana na face inferior das folhas. As avaliações da severidade da doença foram realizadas aos 4, 6, 8, 11, 13 e 15 dias após a inoculação do patógeno. O ensaio foi montado em esquema fatorial 2 x 26 (2 isolados x 26 variedades) e o delineamento foi em blocos casualizados com 3 repetições. Todos os materiais avaliados apresentaram sintomas característicos da bacteriose. No entanto, as variedades EAB 675, Inajá- PA, Orana, 34 Pretinha-3 e Pretona Erecta apresentaram menor severidade da doença, não apresentando diferença significativa quanto a virulência do patógeno. A variedade 37 Pretinha 4 se apresentou como mais suscetível para os dois isolados. Os isolados em estudo apresentaram variabilidade quanto à agressividade, sendo o isolado Xam P.225 o mais virulento.

Estudos sobre carotenóides com atividade de provitamina "A" em cultivares de mandioca (Manihot esculenta CRANTZ) em ecossistema de terra firme DE Manaus, Amazonas, Brasil.

Foram conduzidos experimentos de competição entre cultivares de mandioca (Manihot esculenta Crantz) em ecossistema de terra firme (Manaus - Amazonas), com objetivo de obter melhores cultivares de mandioca com relação a produtividade e teor de caroteno pró-vitamínico A. Raízes de sete cultivares de mandioca amarela foram selecionadas para identificação e quantificação de carotenos com atividade de vitamina A, mediante o método descrito por Rodriguez. Observou-se, também, as perdas de pró-vitamina A pelo processamento e armazenamento de farinha. Constatou-se a presença de três isômeros do beta - caroteno (o 13 - eis -beta - caroteno, o beta - caroteno todo trans e o 9 - eis -beta - caroteno U). Quanto aos teores de vitamina A, expressos em equivalente de retinol, nas raízes variaram de 4,4 a 18,8. Com relação a perda de atividade da vitamina A pelo processamento variou de 25,0 a 40,0 %, enquanto que o armazenamento por 6 meses em sacos plásticos transparentes, à temperatura ambiente e à exposição de luz, resultou em degradação total de seus carotenóides. Os resultados permitem concluir que três cultivares (IM 232; IM 104 e BGM 021) apresentaram os maiores teores de pró-vitamina A.

Toxicity of cassava manipueira (Manihot esculenta Crantz) and erva-de-rato (Palicourea marcgravii St. Hill) to adults of Toxoptera citricida Kirkaldy (Homoptera: Aphididae).

Toxicidade de manipueira de mandioca e erva-de-rato a adultos de Toxoptera citricida Kirkaldy.

Respostas ecofisiológicas de acessos de mandioca (Manihot esculenta Crantz) sob deficit hídrico.

A mandioca é um alimentar tipicamente brasileiro, cultivada em várias regiões do País. Apesar de ser considerada uma planta tolerante ao deficit hídrico, sua produtividade é baixa sob certas condições edáficas e pluviométricas do Semiárido nordestino, onde é amplamente consumida na alimentação humana e animal. O objetivo deste estudo foi avaliar o crescimento inicial e a capacidade fotossintética sob déficit hídrico de dez acessos de Manihot esculenta do Banco Ativo de Germoplasma de Mandioca da Embrapa, para a identificação de materiais mais tolerantes à seca. O delineamento experimental foi realizado em blocos ao acaso, com quatro blocos por tratamento em esquema fatorial 2 (disponibilidade hídrica) x 10 (acessos), com espaçamento 0,9 m entrelinhas e 0,85 m entre plantas. O crescimento em altura foi avaliado aos 60 dias do plantio. O deficit hídrico foi induzido aos 120 dias do plantio com a suspensão da irrigação. A taxa fotossintética foi monitorada entre 90 e 111 dias após o início do deficit hídrico. Os genótipos GCP 01, 9624-09, 89, 279, Dourada, 785, 815, e cacau mostraram-se como os mais tolerantes à seca com base na menor diminuição da taxa fotossintética aos 90 dias de suspensão da irrigação, sendo os dois primeiros mais tolerantes que os acessos 163 e Formosa.

Molecular characterization of 'sweet' cassavas (Manihot esculenta) from a germplasm bank in Brazilian Eastern Amazonia.

2016

Manejo de variedades tradicionais de mandioca (Manihot sculenta CRANTZ) por comunidades tradicionais da região do Baixo Amazonas.

Este trabalho teve por objetivo pesquisar as variedades tradicionais de mandioca cultivadas pelos agricultores familiares da região do Andirá, e das praticas de manejo das sementes. Foram utilizadas as metodologias da Pesquisa Qualitativa, e participativa em Agroecologia e do Diagnóstico Rural Participativo para caracterizar os agroecossistemas, como o diálogo semiestruturado, o mapa cognitivo, calendário sazonal, questionários semiestruturados e a caminhada transversal que contribuíram para um entendimento da realidade da comunidade. Uma quantidade significativa de variedades tradicionais de mandioca é manejada pelos agricultores e têm contribuído para a alimentação e geração de renda para as famílias. O cultivo continuado das variedades de mandioca e a troca de sementes entre os agricultores e outras comunidades favorecem a conservação e diversificação do material genético nos agroecossistemas.

Experiências com métodos alternativos de controle de pragas e doenças no município de Igarapé-Açu, Pará.

Com o intuito de conhecer, caracterizar e sistematizar as decisões tomadas por agricultores familiares de Igarapé-Açu, Pará, no que diz respeito à utilização de métodos alternativos no controle de pragas e doenças, a presente pesquisa foi proposta. Utilizou-se a técnica de ?sistematização?. Conclui-se que, os agricultores familiares de Igarapé-Açu acreditam ser viável a utilização de produtos alternativos, para o controle de pragas e doenças. Os principais inseticidas botânicos utilizados são: fumo (Nicotiana tabacum), nim (Azadirachta indica) e o tucupi (extraído a partir do processamento da Manihot esculenta Crantz). E a participação dos agricultores nos treinamentos oferecidos pela Embrapa Amazônia Oriental não é fator determinante para a disseminação do uso de inseticidas botânicos na região.

Natural parasitism of lepidopteran eggs by Trichogramma species (Hymenoptera: Trichogrammatidae) in agricultural crops in Minas Gerais, Brazil.

The genus Trichogramma Westwood (Hymenoptera: Trichogrammatidae) includes insect egg parasitoids that are widely used throughout the world as control agents of pest insects. The aim of this study was to identify the species of Trichogramma naturally associated with the eggs of lepidopteran pests of the following agricultural and horticultural crops: collards, Brassica oleracea L. (Brassicales: Brassicaceae); papaya, Carica papaya L. (Capparales: Caricaceae); tomato, Lycopersicon esculentum Mill. (Solanales: Solanaceae); cassava, Manihot esculenta Crantz (Malpighiales: Euphorbiaceae); banana, Musa sp. L. (Zingiberales: Musaceae); passion fruit, Passiflora sp. Degener (Malpighiales: Passifloraceae); sugarcane, Saccharum sp. L. (Poales: Poaceae); and corn (maize), Zea mays L. (Poales: Poaceae); and an invasive species (Sodom?s apple milkweed, Calotropis procera Aiton; Gentianales: Apocynaceae) in the semiarid region of Minas Gerais, Brazil. We report natural parasitism by Trichogramma in eggs of Agraulis vanillae vanillae (L.) (Lepidoptera: Nymphalidae), Antichloris eriphia F. (Lepidoptera: Arctiidae), Danaus sp. (L.) (Lepidoptera: Nymphalidae), Diatraea saccharalis F. (Lepidoptera: Crambidae), Erinnyis ello L. (Lepidopera: Sphingidae), and Protambulyx strigilis L. (Lepidopera: Sphingidae). In total, 2,242 specimens of Trichogramma were obtained, belonging to the species T. pretiosum Riley, T. manicobai Brun, Moraes & Soares, T. marandobai Brun, Moraes & Soares, and T. galloi Zucchi. These species of Trichogramma may be candidates for biological control programs of lepidopteran pests in the semiarid region of Minas Gerais and in other semiarid regions.

Caracteres morfo-agronômicos e bioquímicos de clones elite de mandioca de mesa com raízes de polpas amarelada e rosada.

A mandioca (Manihot esculenta Crantz) é considerada uma espécie relevante como fonte alimentícia para a população mundial, principalmente para os países subdesenvolvidos e emergentes. A mandioca é fornecedora de energia a partir do amido acumulado em suas raízes de reserva, mas é também importante destacar a presença dos carotenóides com atividade antioxidante. Nesse contexto, o presente trabalho teve como objetivo caracterizar, por meio de descritores morfológicos, agronômicos e bioquímicos, clones elite de mandioca de mesa de polpa aparelhada e rosada do programa de melhoramento genético de mandioca da Embrapa Cerrados. Foram caracterizados durante duas safras, 13 clones de mandioca de mesa com polpa amarelada e 8 clones com polpa rosada, em comparação com a variedade testemunha IAC 576-70 (BGMC 753). Para avaliar as características morfológicas foram obtidos 40 descritores qualitativos para cada clone. Tanto nos clones de polpas amarelada quanto naqueles de raízes de polpas rosada, houve diferenças morfológicas, demostrando que nenhum clone apresentou 100% de similaridade. O fator ano/safra não influenciou a expressão fenotípica dos caracteres aferidos. Com base no coeficiente cofenético, verificou-se elevado ajuste entre a representação gráfica via dendrograma de r = 0,80 nas raízes de polpa amarelada e r = 0,92 na rosada e a matriz de dissimilaridade genética. Entre os caracteres aferidos, os que apresentaram maior entropia nas raízes amarelada foram, a coloração da epiderme externa, forma do lóbulo central da folha e cor do córtex da raiz, ao passo que na rosada foi à cor do disco, forma do lóbulo central e cor do pecíolo. Foi realizada também a caracterização com base na altura da planta, altura da primeira ramificação, peso da parte aérea sem a cepa, produtividade em raízes, índices de amido nas raízes determinados por meio do método da balança hidrostática, tempo para a cocção e teor de ácido cianídrico nas raízes. Com base nos caracteres avaliados, os clones que se destacaram com polpa amarelada e rosada respectivamente, no caractere altura da primeira ramificação (273/08 e 259/08) e (390/08, 345/08 e a testemunha IAC 576-70), altura da planta (90/08, 272/08, 273/08, 497/08, 259/08 e 450/08) e (390/08, 345/08 e 378/08), peso da parte aérea sem a cepa (94/08 e 272/08) e (390/08, 406/08, 390/08, 378/08 e 341/08), porcentagem de amido nas raízes (26/08, 272/08, 259/08 e 450/08) e (378/08, 413/08, 390/08 e a testemunha IAC 576-70), produtividade de raízes (215/08) e (testemunha IAC 576-70, 341/08, 406/08, 390/08 e 387/08). Com relação ao tempo de cocção na safra 2011/2012, todos os clones necessitaram de tempo inferior a 30 minutos. Em relação ao teor de carotenóides totais nas raízes os clones de amarelada que se destacaram foram 91/08, 94/08, 215/08, 246/08, 272/08 e 497/08, e, naqueles de raízes rosada, os clones 406/08 e 341/08. Em relação ao teor de proteínas nas raízes amarelada, os clones 26/08, 90/08 e 91/08, foram os melhores enquanto nas raízes rosada se destacaram os clones 406/08 e a testemunha IAC 576-70. Os teores de HCN nas raízes de reserva de mandioca foram inferiores a 100 mg kg-1 em todos os clones avaliados. Diferenças significativas entre clones de mandioca de polpas amarelada e rosada foram verificadas para todas as características agronômicas, morfológicas e bioquímicas avaliadas. Os clones tiveram bom desempenho nas avaliações para o cultivo comercial na região do Cerrado e, alguns destes, têm potencial para utilização no melhoramento visando o incremento de carotenóides. ABSTRACT: Cassava (Manihot esculenta Crantz) is considered a relevant species as a food source for the world's population, particularly for developing and emerging countries. The cassava is a provider of energy from starch accumulated in their reserve roots, but it is also important to highlight the presence of carotenoids with antioxidant activity. In this context, this study aimed to characterize, using morphological, agronomic and biochemical, descriptors elite clones from sweet cassava of yellowish and pinkish pulps from the cassava breeding program at Embrapa Cerrados. They were characterized for two crops, 13 edible cassava clones with yellowish pulp and 8 clones with pinkish pulp, compared with the control variety IAC 576-70 (BGMC 753). To evaluate the morphological characteristics were obtained 40 qualitative descriptors for each clone. Both clones the yellowish pulp as those the roots the pinkish pulp, there was morphological differences among clones, showing that no clone showed 100% similarity. The year / crop factor did not influence the phenotypic expression of measured characters. Based on cofenetic coefficient, was found high fit between the graphical representation via dendrogram of r = 0.80 in the roots of yellowish pulp and r = 0.92 in the pinkish of genetic dissimilarity matrix. Among the measured characters, those with the highest entropy in the yellowish roots were, the color of the outer epidermis, the central lobe shape of the leaf and root cortex color, whereas the pinkish was the color to disc, central lobe shape and petiole color. We also performed the characterization based on plant height, the first branch point, and shoot weight without strain, productivity in roots, and index of starch in the roots determines by the method of hydrostatic balance, time for cooking and acid cyanide content in the roots. Based on the evaluated characters, clones stood out with pulps yellowish and pinkish respectively, characters height of the first branch (273/08 and 259/08) and (390/08, 345/08 and the witness IAC 576-70), plant height (90 / 08, 272/08, 273/08, 497/08, 259/08 and 450/08) and (390/08, 345/08 and 378/08), shoot weight without strain (94/08 and 272/08) and (390/08, 406/08, 390/08, 378/08 and 341/08), percentage of starch in the roots (26/08, 272/08, 259/08 and 450/08) and (378/08, 413/08, 390/08 and the witness IAC 576-70), roots of productivity (215/08) and (witnesses IAC 576-70, 341/08, 406/08, 390/08 and 387/08). Regarding the cooking time in the 2011/2012 harvest, all clones showed time less than 30 minutes. Regarding the total carotenoid content in the pulps clones of yellowish roots that stood out were 91/08, 94/08, 215/08, 246/08, 272/08 and 497/08, and, those the clones with pulp pinkish 406/08 and 341/08. Regarding the protein content in yellowish roots the clones 26/08, 90/08 and 91/08, was the best while the pinkish roots highlight clones 406/08 and witness IAC 576-70. The levels of HCN in reserve roots of cassava were less than 100 mg kg-1em all evaluated clones. Significant differences between yellowish and pinkish of pulps cassava clones were checked for all agronomic, morphological and biochemical characteristics evaluated. The clones had well in the ratings for commercial cultivation in the Cerrado region and some of these, clones has potential for use in breeding aimed at increase of carotenoids.

Inoculação de bactérias diazotroficas e fungos micorrizico-arbusculares na cultura da mandioca

A versatilidade da mandioca (Manihot esculenta Crantz) em adaptar-se a solos de baixa fertilidade, apesar de possuir alto requerimento de nutrientes, tem sido relacionada à ocorrência de associações com os fungos micorrízico-arbusculares (FMA) e a bactérias diazotróficas. Visando avaliar o efeito da inoculação dos FMA e das bactérias diazotróficas, foi conduzido um experimento com plântulas micropropagadas em vasos de 3,5 litros de volume, com solo arenoso desinfestado como substrato. A inoculação das bactérias diazotróficas não apresentou efeito estimulatório, ao passo que inoculações dos FMA isoladamente e em conjunto com bactéria incrementaram todos os parâmetros de crescimento e nutricionais. A inoculação dos FMA, com a Bactéria E, aumentou a parte aérea e as raízes em até 50% e 105%, respectivamente, em relação à inoculação exclusiva com FMA. Efeitos sinergísticos também foram observados no acúmulo de N da parte aérea e das raízes com aumento de até 88% e 173% e no de fósforo em até 83% e 158%, respectivamente. A co-inoculação da Bactéria E com Glomus clarum também aumentou a colonização micorrízica em 40% e a esporulação em 168%, comparada à inoculação do fungo isolado. Estes efeitos benéficos podem ocorrer tanto pela maior absorção de nutrientes pela planta, como pelo estímulo na colonização dos fungos MA.

Interações e efeitos fisiológicos de bactérias diazotróficas e fungos micorrízicos arbusculares na mandioca.

Visando conhecer as interações entre fungos micorrízicos arbusculares e bactérias diazotróficas na cultura da mandioca (Manihot esculenta Crantz), foram conduzidos vários experimentos para avaliar os efeitos de exsudatos de mandioca e de bactérias nos fungos micorrízicos, e a produção de ácido indolacético (AIA) in vitro pelas bactérias diazotróficas. Os experimentos evidenciaram que as bactérias diazotróficas estimularam a colonização micorrízica de Glomus clarum a partir do 30o dia. Os exsudatos de mandioca e das bactérias não apresentaram efeito na germinação de Gigaspora gigantea, mas influenciaram seu crescimento micelial. A adição de exsudatos de mandioca estimulou o crescimento das bactérias diazotróficas in vitro, evidenciando que podem existir, nos exsudatos, substâncias que atuariam como sinais moleculares ou estimulantes do crescimento, e não como fatores nutricionais. As bactérias diazotróficas apresentam ainda capacidade de produzir AIA in vitro. Azospirillum lipoferum isolado da mandioca produziu até 130 mM de AIA após 48 horas de incubação, ao passo que Klebsiella sp. produziu cerca 60 mM e a Bactéria E, aproximadamente 20 mM.

Mandioca.

2016