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Resumo: O objetivo deste trabalho foi avaliar a reação de 48 acessos de tomateiro (Solanum lycopersicum), inclusive de espécies selvagens, a diferentes isolados das três raças de Fusarium oxysporum f. sp. lycopersici (FOL). Utilizaram-se marcadores moleculares ligados aos genes de resistência I-1, I-2 e I-3. A combinação de bioensaios e marcadores moleculares específicos mostrou elevada correlação para a maioria dos acessos. Acessos de S. peruvianum e S. corneliomuelleri apresentaram resistência contra todas as raças de FOL; a introgressão de fatores de resistência destes genótipos em germoplasma-elite de tomateiro é de elevado interesse para o melhoramento genético desta cultura. Abstract: The objective of this work was to evaluate the reaction of 48 tomato (Solanum lycopersicum) accessions, including ones of wild species, to isolates of the three Fusarium oxysporum f. sp. lycopersici (FOL) races. Molecular markers in close linkage to I-1, I-2, and I-3 resistance genes were used. The combination of bioassays and specific molecular markers showed high correlation levels for most accessions. Solanum peruvianum and S. corneliomuelleri accessions showed resistance to all FOL races; the introgression of resistance factors of these genotypes into elite tomato germplasm is of great significance to breeding programs.

Although the Sw‐5 gene cluster has been cloned, and Sw‐5b has been identified as the functional gene copy that confers resistance to Tomato spotted wilt virus (TSWV), its avirulence (Avr) determinant has not been identified to date. Nicotiana tabacum ‘SR1‘ plants transformed with a copy of the Sw‐5b gene are immune without producing a clear visual response on challenge with TSWV, whereas it is shown here that N. benthamiana transformed with Sw‐5b gives a rapid and conspicuous hypersensitive response (HR). Using these plants, from all structural and non‐structural TSWV proteins tested, the TSWV cell‐to‐cell movement protein (NS(M)) was confirmed as the Avr determinant using a Potato virus X (PVX) replicon or a non‐replicative pEAQ‐HT expression vector system. HR was induced in Sw‐5b‐transgenic N. benthamiana as well as in resistant near‐isogenic tomato lines after agroinfiltration with a functional cell‐to‐cell movement protein (NS(M)) from a resistance‐inducing (RI) TSWV strain (BR‐01), but not with NS(M) from a Sw‐5 resistance‐breaking (RB) strain (GRAU). This is the first biological demonstration that Sw‐5‐mediated resistance is triggered by the TSWV NS(M) cell‐to‐cell movement protein.

Os programas de melhoramento genético desenvolvidos pela Embrapa e parceiros contribuíram significativamente para os principais avanços qualitativos e quantitativos obtidos pela agricultura brasileira nos últimos 40 anos. Neste artigo, apresenta-se uma visão da diversidade de espécies e múltiplos objetivos estabelecidos por esses programas, ressaltando algumas contribuições da instituição para o setor agrícola. Apresenta-se ainda uma discussão sobre o impacto econômico, social e ambiental das cultivares lançadas pela Embrapa no mercado brasileiro, assim como uma análise do papel da instituição no melhoramento de cultivares no presente e no futuro. Os riscos, oportunidades e desafios para o trabalho de melhoramento genético vegetal são discutidos, considerando as mudanças recentes e as inovações observadas no mercado de sementes no Brasil. Plant breeding programs conducted by Embrapaand partners have significantly contributed to major qualitative and quantitative advances achieved by the Brazilian agriculture over the last 40 years. In this article, an overview of the diversity of crop species and the multiple goals established by Embrapa's plant breeding programs is presented, highlighting some of the main contributions to the agricultural sector. The economic, social. and environmental impacts of the major cultivars released by Embrapa are reviewed and an analysis of the present and future role of the institution in cultivar improvement for tropical and subtropical regions is provided. Risks, opportunities and challenges of this endeavor are discussed, considering the recent market changes and innovations observed in the seed industry in Brazil.

The number of tomato-infecting begomoviruses has increased in Brazil after the introduction of the polyphagous vector Bemisia tabaci biotype B. The Ty-1 locus, introgressed from Lycopersicon chilense, controls tolerance to species of the monopartite Tomato yellow leaf curl virus (TYLCV) complex in Europe and the Middle East. However, little information is available about the Ty-1 effectiveness against species of the bipartite Begomovirus complex occurring in Brazil. Heterozygous (Ty-1/ty-1) and homozygous (ty-1/ty-1) hybrids were evaluated for reaction to Begomovirus isolates under open field conditions in two growing areas in Central Brazil. Test plants were evaluated under natural inoculation with high vector pressure. Evaluation was done using a disease assessment scale (DAS) varying from 1= no symptoms to 4= severe symptoms. Systemic infection was evaluated via polymerase chain reaction (PCR) using 'universal' Begomovirus primers. In the trial #1, the hybrids (Ty-1/ty-1) and (ty-1/ty-1) had 35% and 95% of plants with symptoms and 75% and 100% of plants with positive PCR, respectively. In the trial #2, only 20% of the Ty-1/ty-1 hybrid plants were symptom-free with both hybrids displaying 100% of plants with positive PCR. This reaction of the Ty-1 hybrid to bipartite Begomovirus species was similar to that reported in Europe and the Middle East to the TYLCV complex with a large number of plants being neither virus-free nor symptom-free. On the other hand, symptom expression of the Ty-1 hybrid was significantly milder than ty-1/ty-1 hybrids in both trials (DAS = 1.35 vs. 2.70 for the trial #1 and DAS = 2.05 vs. 3.95 for the trial #2). Nucleotide sequencing indicated the presence of isolates genetically related to Tomato rugose mosaic virus (ToRMV) in the trial #1 and a mixed infection of ToRMV and Tomato yellow vein streak virus in the trial #2. Therefore, the Ty-1 locus seems to control a "tolerance" response to distinct Begomovirus species. Resistance gene clusters is a common feature in the tomato genome, particularly at the chromosome 6 where Ty-1 is located. Therefore, additional studies are necessary to confirm if this tolerance to a range of begomoviruses is controlled by Ty-1 alone or a by the action of distinct, closely linked genes. O número de espécies de Begomovirus infectando tomateiro no Brasil aumentou significativamente após a introdução do vetor (Bemisia tabaci biótipo B). O locus Ty-1, derivado de Lycopersicon chilense, controla tolerância para isolados de Begomovirus de genoma monopartido pertencentes ao complexo do Tomato yellow leaf curl virus (TYLCV) que ocorre na Europa e Oriente Médio. No entanto, existe escassa informação a respeito da eficiência do locus Ty-1 contra as diferentes espécies do complexo de Begomovirus de genoma bipartido reportadas no Brasil. Híbridos heterozigotos (Ty-1/ty-1) e homozigotos (ty-1/ty-1) foram avaliados em campo aberto em duas regiões produtoras do Brasil Central. As condições experimentais foram de inóculo natural sob elevada densidade populacional de moscas-brancas virulíferas. A avaliação foi conduzida empregando um índice de severidade de sintomas (ISS) para descrever variando de 1= sem sintomas a 4= sintomas severos. A freqüência de infecção sistêmica foi avaliada via polymerase chain reaction (PCR) usando "primers universais" para detecção de espécies de Begomovirus. No ensaio 1, os híbridos heterozigotos (Ty-1/ty-1) e homozigotos (ty-1/ty-1) apresentaram 35% e 95% de plantas exibindo sintomas e 75% e 100% de plantas com PCR positivo para infecção sistêmica, respectivamente. No ensaio 2, observou-se apenas 20% da plantas do híbrido Ty-1/ty-1 sem sintomas virais, com ambos os híbridos apresentando 100% da plantas com PCR positivo. A resposta do híbrido contendo o locus Ty-1 foi similar à reportada para os begomovirus do grupo do TYLCV no Continente Europeu e Oriente Médio, tendo sido observada a presença de plantas sintomáticas e com multiplicação sistêmica do vírus. No entanto, em ambos os ensaios, a expressão de sintomas no híbrido heterozigoto foi mais suave que aquela apresentada pelos híbridos suscetíveis (ISS = 1,35 vs. 2,70 no ensaio 1 e ISS = 2,05 vs. 3,95, no ensaio 1). Análise da seqüência do DNA viral indicou a presença de isolados geneticamente relacionados à espécie Tomato rugose mosaic virus (ToRMV) no ensaio 2 e uma infecção mista de ToRMV e Tomato yellow vein streak virus (ToYVSV) no ensaio 2. Estes dados indicam que o locus Ty-1 confere uma reação do tipo "tolerância" contra distintas espécies de Begomovirus. Estreita ligação de genes de resistência e/ou tolerância a doenças é uma característica do genoma do tomateiro, especialmente no cromossomo 6 onde o locus Ty-1 está posicionado. Desta forma, estudos adicionais são necessários para demonstrar que a tolerância a distintos Begomovirus bipartidos é de fato conferida exclusivamente pelo locus Ty-1 ou pela presença de outros genes ligados.

Partial nucleotide sequences of five tomato infecting Begomovirus isolates were determined from DNA-A fragments, corresponding to the 5' region of the replication associated protein gene, the intergenic region and the 5' region of the coat protein gene. Isolate DFM shared 95% identity with Tomato mottle leaf curl virus (TMoLCV), isolates 34, PA-05, and Ta4 were 88% identical to Tomato yellow vein streak virus and isolate DF-BR3 shared 77% identity with TMoLCV. Recombination analysis indicated that isolate DF-BR3 was a chimaera, and it provided evidence that there is a complex and actively recombining population of tomato infecting begomoviruses in Brazil. A seqüência de nucleotídeos parcial de cinco isolados de Begomovirus foi determinada do DNA-A, correspendente à região intergênica e à porção 5' do gene associado à replicação e da capa protéica. O isolado DFM apresentou identidade de 95% com Tomato mottle leaf curl virus (TMoLCV); os isolados 34, PA-05 e Ta4 foram 88% idênticos ao Tomato yellow vein streak virus (ToYVSV); e o isolado DF-BR3 mostrou 77% de identidade com TMoLCV. Análise de recombinação indicou que o isolado DF-BR3 seria uma quimera e evidencia que um complexo de espécies de begomovírus bipartidos está em formação no Brasil.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES The tomato crop is parasitized by different pathogens, among them Root-knot nematodes (RKN), genus Meloidogyne, which have a wide geographical distribution, high reproductive capacity and cause great damage to the tomato crop, with losses ranging from 25-100%. Among the control methods against Meloidogyne spp., genetic resistance, with the use of resistant tomato cultivars and rootstocks, is the most efficient and recommended measure, in addition to not requiring a drastic change in crop management and to causing less environmental impact in the control of this endoparasite. The present thesis has as its general objective the study of the resistance spectrum of the Mi-1.2 gene and a possible suppression in tomato rootstocks of this gene’s resistance to Meloidogyne spp. in Rio Grande do Sul. It also aims to measure the resistance of seven tomato rootstocks with the Mi-1.2 gene and evaluate the reaction of a plant of the species Solanun arcanum, with Mi-9 gene Meloidogyne spp. populations, furthermore characterizing histologically the interaction between the rootstock - 'Guardião' and two populations of M. javanica (virulent and avirulent). The experiments were carried out in laboratory and greenhouse facilities. In the first study, the resistance conferred by the Mi-1.2 gene/locus was evaluated in populations of 15 Meloidogyne species occurring in Brazil, using tomato cultivars Santa Clara (susceptible homozygote) and Debora Plus (resistant heterozygote). Thus, it was possible to verify that in addition to the species M. javanica, M. incognita and M. arenaria, resistance mediated by the Mi-1.2 gene was also effective for M. ethiopica, M. exigua, M. hispanica, M. inornata, M izalcoensis, M. konaensis, M. luci, M. morocciensis, M. paranaensis and M. petuniae and ineffective for M. enterolobii and M. hapla. In the second study, through the biochemical characterization of α-esterase, the perineal pattern and pathogenicity test in a resistant rootstock, it was possible to identify a virulent population of M. javanica, infecting the root system of ‘Guardião’ rootstock, in a production area of tomato in Rio Grande do Sul. In the third study, seven tomato rootstocks characterized by PCR technique as homozygous and heterozygous at the Mi locus, when inoculated with avirulent and virulent populations of Meloidogyne spp., showed that the dosage of Mi alleles is associated with a reduced reproductive factor (RF), only for avirulent populations. Besides that, the variability observed in the RF values of M. javanica, M. incognita and M. arenaria avirulent populations, within the Mi-1.2 allelic conditions, indicates a gene dosing effect, as well as influence from the genetic background of the plant. In the study of the mechanisms of resistance (avirulent populations) and susceptibility (virulent populations), the second-stage juveniles (J2) of M. javanica virulent population penetrated, underwent three moults and completed the cycle developing in fertile adults, equally in both genotypes (susceptible and resistant), while for the avirulent population of M. javanica, few J2s managed to penetrate the resistant genotype, and cell death and hypersensitivity reaction were visualized at the nematode infection site. In the fourth study, when evaluating the resistance of a new Mi-9 resistance gene, the results indicated resistance of the gene to M. javanica, M. incognita and M. arenaria populations. They also indicated susceptibility with population reduction for M. enterolobii and virulent Mi-1.2 of M. javanica, indicating that the resistance mediated by the Mi-9 gene does not differ completely from the Mi-1.2 gene at a temperature of 25-28ºC. These results show that the continuous search for new sources of resistance is indispensable, since plants with resistance to M. enterolobii and virulent Mi-1.2 RKN populations have not yet been found. A cultura do tomateiro é afetada por diferentes patógenos, entre eles os nematoides das galhas (gênero Meloidogyne) que apresentam uma distribuição geográfica ampla, alta capacidade reprodutiva no tomateiro e causam grandes danos à cultura com perdas variando de 25-100%. Entre os métodos de controle de espécies de Meloidogyne em tomateiro, o emprego de cultivares e porta-enxertos com resistência genética é a mais eficiente das medidas preconizadas uma vez que não exige mudanças drásticas no manejo da cultura e apresenta um baixo impacto ambiental no controle desse endoparasita. A presente Tese teve como objetivo geral estudar o espectro de resistência do gene Mi-1.2 contra uma amapla gama de espécies de Meloidogyne e confirmar uma possível suplantação da resistência desse gene por uma população de Meloidogyne obtida na Rio Grande do Sul. Outros objetivos foram os de estimar os efeitos da dosagem alélica do gene Mi-1.2 em sete porta–enxertos de tomateiro e avaliar a reação contra populações de Meloidogyne de um acesso da espécie Solanun arcanum contendo o gene Mi-9. As interações entre o porta-enxerto ‘Guardião’ (contendo o gene Mi-1.2) e duas populações de M. javanica virulentas e avirulentas também foram caracterizadas via análise histológica. Os experimentos foram realizados em laboratório e casa de vegetação. No primeiro estudo, a resistência conferida pelo gene/locus Mi-1.2 foi avaliada em populações de 15 espécies de Meloidogyne ocorrentes no Brasil, empregando cultivares de tomateiro Santa Clara (homozigoto suscetível) e Debora Plus (heterozigoto resistente). Além das espécies M. javanica, M. incognita e M. arenaria, a resistência mediada pelo gene Mi-1.2 se mostrou também efetiva para: M. ethiopica, M. exigua, M. hispanica, M. inornata, M. izalcoensis, M. konaensis, M. luci, M. morocciensis, M. paranaensis e M. petuniae. Os resultatos também confirmaram que o gene Mi-1.2 nãoe é efetivo contra M. enterolobii e M. hapla. No segundo estudo, através da caracterização bioquímica da α-esterase, do padrão perineal e teste de patogenicidade em porta-enxerto resistente ‘Guardião’, foi possível identificar, pela primeira vez no país, uma população de M. javanica virulenta ao gene Mi-1.2 em área de produção no Rio Grande do Sul. No terceiro estudo, sete porta-enxertos de tomateiro caracterizados pela técnica de PCR como homozigotos ou heterozigotos para o gene Mi-1.2, quando inoculados com populações avirulentas e virulentas de Meloidogyne spp., mostraram que a dosagem de alelos Mi-1.2 está associada à redução do fator de reprodução (FR) apenas em resposta a populações avirulentas. Além disso, a variabilidade observada nos valores do FR das populações avirulentas de M. javanica, M. incognita e M. arenaria detectadas dentro das condições alélicas Mi-1.2, indica um efeito de dosagem do gene, bem como uma influência do fundo genético da cultivar/acesso. No estudo dos mecanismos de resistência/incompatibilidade (= populações de Meloidogyne avirulentas) e suscetibilidade/compatibilidade (= população de Meloidogyne virulentas), os juvenis do segundo estádio (J2) da população de M. javanica virulenta penetraram, sofreram três ecdises e completaram o ciclo se desenvolvendo em adultos férteis de maneira similar nos dois genótipos contrastantes (suscetível e resistente), enquanto que na população avirulenta de M. javanica, poucos J2s conseguiram penetrar no genótipo resistente e foi visualizada morte celular e reação de hipersensibilidade nos sítios da infecção do nematoide. No quarto estudo, envolvendo a avaliação de um novo gene de resistência (Mi-9), os resultados indicaram resistência contra populações de M. javanica, M. incognita e M. arenaria avirulentas em relação ao gene Mi-1.2 e suscetibilidade contra populações de M. enterolobii e de M. javanica virulenta ao gene Mi-1.2, indicando que a resistência mediada pelo gene Mi-9 não difere inteiramente da controlada pelo gene Mi-1.2 em temperaturas de 25-28ºC. Esses resultados mostram que a busca contínua por novas fontes de resistência é indispensável, uma vez que plantas com resistência a M. enterolobii e a populações de M. javanica virulentas ao gene Mi-1.2 ainda não foram identificadas.