DETECTION AND QUANTIFICATION OF PHYTOCHEMICAL MARKERS OF Ilex paraguariensis BY LIQUID CHROMATOGRAPHY

Ilex paraguariensis (yerba-mate) is used as a beverage, and its extract requires adequate quality control methods in order to guarantee quality and safe use. Strategies to develop and optimize a chromatographic method to quantify theobromine, caffeine, and chlorogenic acid in I. paraguariensis extracts were evaluated by applying a quality by design (QbD) model and ultra high-performance liquid chromatography (UHPLC). The presence of these three phytochemical markers in the extracts was evaluated using UHPLC-MS and was confirmed by the chromatographic bands in the total ion current traces (m/z of 181.1 [M+H]+, 195.0 [M+H]+, and 353.0 [M−H]−, respectively). The developed method was then transferred to a high-performance liquid chromatography (HPLC) platform, and the three phytochemical markers were used as external standards in the validation of a method for analyses of these compounds in extracts using a diode array detector (DAD). The validated method was applied to quantify the chlorogenic acid, caffeine, and theobromine in the samples. HPLC-DAD chromatographic fingerprinting was also used in a multivariate approach to process the entire data and to separate the I. paraguariensis extracts into two groups. The developed method is very useful for qualifying and quantifying I. paraguariensis extracts.

Identificação de marcadores RAPD ligados a um gene de resistência ao cancro da haste da soja

O cancro da haste da soja (Glycine max) é uma importante doença causada pelo fungo Diaporthe phaseolorum f. sp. meridionalis/Phomopsis phaseoli f. sp. meridionalis. Visando identificar marcadores RAPD associados a genes de resistência ao cancro da haste, causado pelo isolado CH8, presentes na linhagem UFV 91-61, foi realizado, inicialmente, um estudo sobre a herança da resistência, por meio do cruzamento desta linhagem com a variedade suscetível Paranaíba. Os resultados indicaram que um gene dominante controla a resistência a este isolado. Através de análises com marcadores moleculares na população F2 foram identificados dois marcadores RAPD produzidos pela amplificação do primer OPAB19. Os dois fragmentos de DNA de aproximadamente 1.150 e 1.320 pb produzidos por este primer estão ligadas em fases de repulsão e acoplamento, respectivamente, a uma distância de 4,7 cM do gene de resistência da linhagem UFV 91-61. Estes marcadores poderão ser usados para monitorar a introgressão deste gene em cultivares de soja adaptados e abre a possibilidade de uma sistemática procura de marcadores ligados a outros genes de resistência para o cancro da haste da soja, os quais poderiam ser posteriormente piramidados num único background genético.

Mapeamento de genes de resistência do feijoeiro à ferrugem, antracnose e mancha-angular usando marcadores RAPD

A organização de diferentes genes de resistência da cultivar Ouro Negro de feijoeiro-comum (Phaseolus vulgaris) à ferrugem, antracnose e mancha-angular foi estudada com o auxílio de marcadores moleculares. Uma população de 154 linhas endogâmicas recombinantes (RIL's) obtidas do cruzamento entre as cultivares Ouro Negro e Rudá foram inoculadas com sete raças fisiológicas de Uromyces appendiculatus, três de Colletotrichum lindemuthianum, e quatro de Phaeoisariopsis griseola. Amostras de DNA de cada uma das RIL's foram amplificadas via PCR utilizando 70 diferentes primers. A análise da segregação da resistência à ferrugem, antracnose e mancha-angular na população de 154 RIL's revelou diferentes modos de herança para a resistência a cada uma das raças fisiológicas. A análise de ligação genética revelou que os diferentes genes de resistência à ferrugem e à antracnose estão no mesmo grupo de ligação. Os genes de resistência à mancha-angular também foram mapeados juntos, porém em outro grupo de ligação. Verificou-se neste trabalho que a utilidade dos marcadores RAPD, previamente identificados como ligados a genes de resistência do feijoeiro a doenças foi restrita. Apenas cinco dos 38 marcadores moleculares testados foram validados na população de RIL's como ligados aos genes de resistência à ferrugem e à antracnose. Três novos marcadores (OBA16(669) e OBA16(583) a 10,4 cM em acoplamento e OAD9(3210) a 13,9 cM em repulsão) ligados ao bloco gênico de resistência da cultivar Ouro Negro à mancha-angular foram identificados.

Genotypic diversity among brazilian isolates of Macrophomina phaseolina revealed by RAPD

Macrophomina phaseolina has been considered one of the most prevalent soybean (Glycine max) pathogens in Brazil. No genetic resistance has been determined in soybean and very little is known about the genetic diversity of this pathogen in tropical and sub-tropical regions. Fifty-five isolates from soybean roots were collected in different regions and analyzed through RAPD for genetic diversity. The UPGMA cluster analysis for 74 loci scored permitted identification of three divergent groups with an average similarity of 99%, 92% and 88%, respectively. The three groups corresponded to 5.45%, 59.95% and 34.6%, respectively of all isolates used. A single plant had three different haplotypes, while 10.9% of the analyzed plants had two different haplotypes. In another study the genetic similarity was evaluated among isolates from different hosts [soybean, sorghum (Sorghum bicolor), sunflower (Helianthus annuus), cowpea (Vigna unguiculata), corn (Zea mays) and wheat (Triticum aestivum)] as well as two soil samples from native areas. Results showed that more divergent isolates originated from areas with a single crop. Isolates from areas with crop rotation were less divergent, showing high similarity values and consequently formed the largest group. Amplification of the ITS region using primers ITS1 and ITS4 produced only one DNA fragment of 620 bp. None of the isolates were differentiated through PCR-RFLP. Our results demonstrated genetic variability among Brazilian isolates of M. phaseolina and showed that one single root can harbor more than one haplotype. Moreover, cultivation with crop rotation tends to induce less specialization of the pathogen isolates. Knowledge of this variation may be useful in screening soybean genotypes for resistance to charcoal rot.

Uso de marcadores RAPD na classificação de isolados de Phytophthora spp. causadores da podridão parda do cacaueiro no Brasil

Objetivou-se neste trabalho propor uma metodologia para a utilização de marcadores RAPD como uma ferramenta auxiliar na classificação de isolados de Phytophthora spp. causadores da podridão-parda do cacaueiro (Theobroma cacao) no Brasil. Existe uma necessidade constante de monitorar populações de Phytophthora spp. nas regiões cacaueiras do Brasil e a tarefa de classificação dos isolados é difícil e demorada. Com base em estudos de diversidade genética de isolados de Phytophthora capsici, P. palmivora e P. citrophthora por meio de marcadores RAPD, foram escolhidos três isolados de cada espécie como padrões e dois "primers" decâmeros mais informativos na diferenciação das espécies (OPA 13 e OPH 18). O DNA genômico dos isolados padrões e de três isolados não classificados foi extraído e amplificado, utilizando-se os dois "primers" decâmeros mais informativos. Os padrões de marcadores RAPD obtidos permitiram uma diferenciação visual clara dos isolados de cada espécie e mostraram-se úteis na classificação de isolados de Phytophthora spp. A metodologia proposta já está sendo utilizada no Centro de Pesquisas do Cacau, solucionando eventuais dúvidas resultantes da caracterização morfológica dos isolados.

Diversidade genética de isolados de Phytophthora capsici de diferentes hospedeiros com base em marcadores RAPD, patogenicidade e morfologia

Phytophthora capsici é uma espécie onívora com vários hospedeiros cultivados na Bahia. Variações morfológicas ocorrem entre isolados de cacaueiro (Theobromae cacao), seringueira (Hevea brasiliensis) e pimenta-do-reino (Piper nigrum), todos classificados como P. capsici. Utilizaram-se marcadores RAPD e reações de patogenicidade para estudar a diversidade genética dentro desta espécie. Foram analisados 22 isolados sendo, oito de cacau, oito de seringueira, três de pimentão (Capsicum annuum) (dois antigos e um recente), um de abóbora (Cucurbita moschata), um de tomate (Lycopersicon esculentum) e um de pimenta-do-reino. Os isolados de pimentão, abóbora e tomate foram obtidos em Minas Gerais, o de pimenta-do-reino no Pará e, os demais, na Bahia e Espírito Santo. O DNA genômico de cada isolado foi extraído e amplificado utilizando-se oito primers decâmeros, os quais geraram 123 marcadores RAPD. Distâncias genéticas e análises de agrupamento permitiram a diferenciação de três grupos: o primeiro formado por isolados de cacaueiro, o segundo por sete dos oito isolados de seringueira e o terceiro por dois isolados de pimentão (antigos). Os isolados de tomate, pimenta-do-reino, pimentão (recente), o de abóbora e um de seringueira mostraram-se distantes geneticamente dos demais. Inoculações em frutos de cacau, seringueira, tomate e pimentão, com e sem ferimento, mostraram que o isolado de seringueira que não agrupou com os demais foi o menos virulento dos isolados testados, não causando lesões em frutos de seringueira sem ferimento. Frutos de pimentão só foram infetados por isolados de tomate e pimentão, enquanto os frutos de cacau foram infetados por todos os isolados testados. A manutenção de todos os grupos dentro de P. capsici é discutida.

Molecular characterization of Brazilian Dicyma pulvinata isolates

Forty-nine Brazilian Dicyma pulvinata isolates were examined by morphological traits and RFLP, RAPD and AFLP analyses. This fungus is a mycoparasite of Microcyclus ulei, the causal agent of the most devastating rubber (Hevea brasiliensis) disease, known as "South American Leaf Blight" (SALB). These isolates were compared with an Indian isolate from Cercosporidium sp., and a French isolate from Cladosporium fulvum. They were also compared with Dicyma ampullifera from Papua New Guinea. The morphological parameters analyzed confirmed the identification of the Brazilian isolates. The graphic representations of the distance matrices of each molecular marker showed similar results. Dicyma pulvinata isolates from M. ulei were closely related, whereas the reference isolates examined were dispersed. Among the D. pulvinata isolates obtained from M. ulei, a significant pairwise distance was obtained, for all the molecular markers, between the isolates from the areas favorable to the occurrence of SALB (North and Northeast of Brazil) and the region of escape for the disease (Mato Grosso State).

Caracterização e diversidade genética de isolados de Phytophthora spp. do cacaueiro com base em marcadores RAPD

Objetivou-se neste trabalho estudar a diversidade genética entre isolados das três principais espécies do gênero Phytophthora causadoras da podridão-parda do cacaueiro (Theobroma cacao) no Brasil, utilizando marcadores moleculares RAPD. Foram utilizados 22 isolados de Phytophthora spp., sendo oito de P. capsici, cinco de P. palmivora e nove de P. citrophthora. DNA genômico de cada isolado foi extraído e amplificado utilizando-se sete "primers" decâmeros, os quais geraram 191 marcadores RAPD. Distâncias genéticas e análises de agrupamento realizadas com base nestes marcadores permitiram uma diferenciação clara dos isolados de cada espécie e mostraram diferentes níveis de diversidade intra-específica. Ficou evidente o potencial dos marcadores RAPD como uma ferramenta auxiliar na classificação dos isolados e, também, em estudos de diversidade genética intra-específica.

Marcadores RAPD na análise da diversidade genética de isolados de Acremonium strictum

Os fungos Acremonium strictum e Fusarium verticillioides normalmente apresentam algumas similaridades morfológicas, o que dificulta sua diferenciação em sementes de milho (Zea mays), particularmente quando ocorrem simultaneamente. Técnicas moleculares de análise do DNA têm possibilitado o desenvolvimento de métodos rápidos, sensíveis eespecíficos no diagnóstico de fitopatógenos, em complemento à análise morfológica. Este trabalho objetivou caracterizar e dimensionar a diversidade genética de dez isolados de A. strictum obtidos de sementes de milho, provenientes de diferentes regiões produtoras brasileiras, por meio da análise do DNA genômico (RAPD). Objetivou-se ainda, diferenciar os isolados de A. strictum de F. verticillioides por meio da técnica citada. Pela análise do DNA, 25 primers Operon geraram polimorfismos, os quais tornaram possível e seguro o agrupamento de isolados de A. strictum e sua diferenciação de F. verticillioides. Os isolados de A. strictum apresentaram variabilidade intraespecífica entre 3,4% e 44,4%. Para a maioria dos casos não foi possível correlacionar a similaridade genotípica e a origem geográfica dos isolados de A. strictum.

AFLP markers differentiate isolates of Colletotrichum gossypii from C. gossypii var. cephalosporioides

Fungal diseases in cotton (Gossypium hirsutum), such as anthracnose caused by Colletotrichum gossypii and ramulose caused by C. gossypii var. cephalosporioides, are responsible for large yield losses. These pathogens are seed borne and morphologically similar although they induce different symptoms, which can lead to misdiagnosis using the blotter testing method. The present study was carried out to assess the viability of using Amplified Fragment Length Polymorphism (AFLP) markers to differentiate these pathogens. Five isolates, for each pathogen, were classified according to pathogenicity on cotton plants, and mycelial growth morphology. Conidial suspensions were sprayed on 30-day-old cotton plants and the symptoms assessed ten and 40 days after inoculation. For growth morphology 200 cottonseeds were inoculated with seven-day-old pure cultures, and the mycelial traits observed under a stereoscopic microscope seven days after inoculation. The DNA for AFLP analysis was obtained from seven-day-old fungal mycelia grown in liquid medium, using the Dneasy Qiagen protocol. Using the AFLP technique 318 polymorphic bands were selected to estimate similarities using Dice's Coefficient. The results clearly distinguished between ramulose and anthracnose isolates, which agreed with morphological and pathogenicity testing.

Caracterização de estirpes de Ralstonia solanacearum isoladas de plantas de batata com murcha bacteriana, por PCR-Rep e RAPD

Considerado como um dos mais sérios patógenos da batata (Solanum tuberosum), em regiões de clima tropical, subtropical, assim como em zonas mais quentes de clima temperado, Ralstonia solanacearum é uma espécie com significativa diversidade genética. Ela é caracterizada em um sistema binário de raças e biovares, com base nas espécies hospedeiras e na capacidade de utilizar diferentes fontes de carbono. A tentativa de utilizar a resistência genética como forma de controle de R. solanacearum não tem demonstrado estabilidade, devido a alterações climáticas nas diferentes regiões e a variabilidade das estirpes do patógeno. Devido às características epidemiológicas diferentes para essas biovares, estirpes da biovar 2 são mais factíveis de serem erradicadas em um sistema de controle integrado. Em um levantamento realizado em quatro regiões produtoras de batata do Rio Grande do Sul, foram obtidos isolados de R. solanacearum de 25 lavouras de dez municípios. Após a análise bioquímica dos isolados verificou-se a presença das biovares 1 e 2, com predominância da última. Os isolados obtidos foram submetidos à avaliação da variabilidade genética por PCR, utilizando seqüências repetitivas ERIC e BOX e oligonucleotídeos aleatórios (RAPD). A PCR-ERIC e BOX puderam diferenciar claramente as biovares 1 e 2. Porém, ambas não detectaram variabilidade entre isolados da biovar 2 e apenas PCR-BOX detectou variabilidade entre isolados da biovar 1. Já através de RAPD demonstrou-se claramente a separação das biovares verificando-se que os mesmos apresentam um perfil característico dependente da região da qual os isolados foram obtidos.

Development and characterisation of microsatellite markers for the fungus Lasiodiplodia theobromae

Lasiodiplodia theobromae is an important fungal pathogen of higher plants from tropical and sub-tropical regions. The fungus infects divergent hosts in a wide range of environmental conditions, suggesting that it is highly variable. The aim of this study was to develop new polymorphic microsatellite markers from a Brazilian isolate of L. theobromae that can be used in population studies of this and related fungi. The nine microsatellite markers developed included six that revealed allelic polymorphisms among nine isolates of the disease collected from infected plants in Brazil. Preliminary evaluation of the markers suggested substantial genetic variability among Brazilian L. theobromae populations. These markers have potential utility for evolutionary and epidemiologic studies of this fungus.

Caracterização de isolados de Diplodia pinea da região Sul do Brasil por meio da compatibilidade micelial e de marcadores RAPD

RESUMO O objetivo do trabalho foi caracterizar quatro isolados de Diplodiapinea da região Sul do Brasil e estimar sua variabilidade genética, baseados na compatibilidade vegetativa e marcadores RAPD. Na compatibilidade vegetativa, os isolados foram pareados em placas de Petri com meio BDA e formaram linhas escuras quando incompatíveis e linhas claras cotonosas quando incompatíveis. Para a caracterização molecular dos isolados, a extração de DNA foi realizada em amostras obtidas de micélio cultivado em meio BDA dos isolados originais e os monospóricos derivados. O DNA das amostras foi avaliado em reação de polimerase em cadeia (PCR), utilizando onze sequências diferentes de primers RAPD inespecíficos. O agrupamento dos morfotipos foi realizado pelo método UPGMA e coeficiente de similaridade de Jaccard. Somente um marcador RAPD mostrou polimorfismo, indicando que os isolados apresentam pequena divergência genética, porém suficiente para indicar mais de morfotipo presente.

Mapping of QTLs related with wood quality and developmental characteristics in hybrids (Eucalyptus grandis x Eucalyptus urophylla)

The present work aimed to characterize and identify QTLs for wood quality and growth traits in E. grandis x E. urophylla hybrids. For this purpose a RAPD linkage map was developed for the hybrids (LOD=3 and r=0.40) containing 52 markers and 12 linkage groups. Traits related to wood quality and growth were evaluated in the QTL analyses. QTL analyses were performed using chi-square tests, single-marker, interval mapping and composite interval mapping analyses. All approaches led to the identification of similar QTLs associated with wood density, cellulose pulp yield and percentage of extractives, which were detected and confirmed by both the interval mapping and composite interval mapping methodologies. Some QTLs regions were confirmed only by the composite interval mapping methodology: percentage of soluble lignin, percentage of insoluble lignin, CBH and total height. Overlapping QTLs regions were detected, and these, can be the result of major genes involved in the regulation and control of the growth traits by epistatic interactions. In order to evaluate the effect of early selection using RAPD molecular data, molecular markers adjacent to QTLs were used genotype selection. The analysis of selection differential values suggests that for all the traits the phenotypic selection at seven years should generate larger genetic gains than early selection assisted by molecular markers and the combination of the strategies should elevate the selection efficiency.

Diversidade genética de Enterolobium contortisiliquum (Vell.) Morong. no Baixo Rio São Francisco, por meio de marcadores RAPD

Enterolobium contortisiliquum Vell. Morong (Leguminosae-Mimosoideae) é uma espécie muito utilizada em programas de recuperação de matas ciliares no Baixo Rio São Francisco, devido ao seu rápido crescimento inicial. Assim, o objetivo deste trabalho foi avaliar, por meio de marcadores moleculares RAPD, a diversidade genética de oito indivíduos de uma população remanescente dessa espécie, visando contribuir para a definição de estratégias de coleta de sementes. Os indivíduos estão situados em uma área de 100 ha de mata ciliar do Baixo Rio São Francisco. Para a extração do DNA, pelo método CTAB 2%, foram utilizadas folhas tenras dos indivíduos. Testaram-se 20 oligonucleotídios de 10 bases de seqüência arbitrária, cujos produtos foram separados em gel de agarose 0,8%, submetidos à eletroforese horizontal, corados com brometo-de-etídio e visualizados em luz ultravioleta. A similaridade genética entre os indivíduos foi calculada pelo Coeficiente de Similaridade de Jaccard e a construção do dendrograma, realizada utilizando-se o método UPGMA. O valor médio de diversidade genética entre as matrizes foi de 49%, variando de 33 a 85%. Os indivíduos 6 e 7 apresentaram relativa proximidade genética (67%), não sendo indicado o plantio de suas mudas ou semeadura direta para recuperação de área ciliar em locais muito próximos. A partir dos resultados observados, podem-se desenvolver estratégias para a coleta de sementes e produção de mudas, auxiliando, assim, programas de restauração ambiental.