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SPE EA Pôle BIOME The Atlas is divided in 8 chapters covering all the aspects of soil biodiversity: - Chapter I: The soil habitat - Chapter II: Diversity of soil organisms - Chapter III: Geographical and temporal distribution - Chapter IV: Ecosystem functions and services - Chapter V: Threats - Chapter VI: Interventions - Chapter VII: Policy, education and outreach - Chapter VIII: Conclusions Soil biodiversity experts from all over the world are involved in the project aiming at the creation of a reference publication not only for soil biodiversity researchers but also policy makers and general public.; International audience; The Global Soil Biodiversity Initiative (GSBI) and the Joint Research Centre (JRC) of European Commission announce the writing of the Global Soil Biodiversity Atlas (GSBA) in the frame of the Global Soil Biodiversity Assessment. The Atlas is a series of amazing photos, maps, charts, statistics, and shared information that scientists, educators, policy makers, and non-specialists alike can use as a toolkit for knowing and understanding soil biodiversity globally.

This study aimed to characterize the genetic variability in commercial accessions of passion fruit from the Federal District, Brazil, by RAPD markers. Genetic analyses were done with leaf samples of 30 accessions. DNA samples were amplified by RAPD technique, and respective markers converted into a binary matrix, from which the genetic distances between the accessions were estimated. Clustering analyis based on genetic distances allowed to detect a wide range of genetic variabillity among the accessions of sour passion fruit, and to separate them from the two sweet passion fruit. The graphical positioning of 'BRS Ouro Vermelho' confirms its potential to improve the genetic variability of commercial varieties of sour passion fruit. Dispersal of genetic distances among commercial accessions of sour passion fruit supports evidence for different genetic origins of the materials planted in the Federal District. The verified genetic variability indicates the potential success of future breeding programs for this region. Este estudo teve como objetivo caracterizar a variabilidade genética de acessos de maracujá comerciais no Distrito Federal por meio de marcadores RAPD. Análises genéticas foram feitas com amostras foliares de 30 acessos. As amostras de DNA foram amplificadas pela técnica de RAPD e os respectivos marcadores convertidos em uma matriz binária, a partir da qual as distâncias genéticas entre os acessos foram estimadas. Análises de agrupamento baseadas em distâncias genéticas permitiram detectar uma ampla gama de variabilidade genética entre os acessos de maracujazeiro-azedo, bem como para separá-los dos dois de maracujazeiro-doce. O posicionamento gráfico de 'BRS Ouro Vermelho' confirma a sua importante contribuição para aumentar a variabilidade genética das atuais variedades comerciais de maracujazeiro-azedo. A dispersão das distâncias genéticas entre os acessos comerciais de maracujazeiro-azedo suportam as evidências de diferentes origens genéticas para os materiais plantados no Distrito Federal. A variabilidade genética verificada evidencia o potencial de sucesso de futuros programas de melhoramento para essa região.

Os fitonematóides estão entre os patógenos de solo de maior importância para a cultura do maracujazeiro. Portanto, levando em conta a escassez de medidas viáveis de controle e, diante da variabilidade genética em Passiflora spp. parece promissor o uso de resistência genética para controlar esses patógenos. O objetivo deste trabalho foi avaliar a reação de diferentes genótipos de Passiflora a uma população do nematóide de galhas sob condições de casa de vegetação. Nove genótipos (P. capsularis, P. setacea, P. nitida, P. alata (N), P. alata (J), BRS Sol do Cerrado, BRS Gigante amarelo, BRS Ouro vermelho e maracujá azedo obtido no comércio local) foram avaliados para resistência a M. incognita seguindo o delineamento inteiramente ao acaso, avaliando-se os nove genótipos na presença e ausência do nematóide, empregando-se 10 e 4 repetições, respectivamente. Cada repetição foi constituída de uma planta em vaso contendo solo esterilizado. Após 96 dias do plantio das mudas, as plantas foram inoculadas com 2200 ovos/juvenis (J2) do nematóide. Após 62 dias da inoculação foram avaliadas as seguintes variáveis: comprimento e diâmetro da parte aérea, número de folhas, massa fresca e seca da parte aérea, massa fresca da raiz, número de galhas por planta, número de massas de ovos por planta, número de ovos por massa de ovos e o fator de reprodução (FR=Pf/Pi). Todos os genótipos, de acordo com o fator de reprodução, comportaram-se como resistentes. P. capsularis, mesmo não permitindo multiplicação adequada do nematóide, apresentou sintomas radiculares e perda de vigor da parte aérea, na presença de M. incognita. _______________________________________________________________________________ ABSTRACT Plant-parasitic nematodes are among the soil pathogens of greatest importance for cultivation of passion fruit. Therefore, taking into account the scarcity of feasible measures to control and, given the genetic variation in Passiflora spp., it looks promising the use of genetic resistance to control these pathogens. This study aimed to evaluate the reaction of nine different commercial and wild genotypes of Passiflora to a population of the root-knot nematode M. incognita under greenhouse conditions. The evaluations were carried out following a complete randomized design, wherein nine genotypes (P. capsularis, P. setacea, P. nitida, P. alata (N), P. alata (J), BRS Sol do Cerrado, Gigante amarelo, BRS Ouro vermelho and commercial) were evaluated in the presence and absence of the nematode, using 10 and 4 replications, respectively. The experiment unit was one plant per pot, containing sterilized soil. Ninety-six days after planting, the plants were inoculated with 2200 J2 of the nematode. Sixty-two days after inoculation, the experiment was evaluated as follows: length and diameter of stem; number of leaves, fresh and dry shoot weight, fresh root weight, number of galls per plant, number of egg mass per plant, number of eggs per egg mass and reproductions factor (RF). According to the factor of reproduction, all plant genotypes reacted as resistant. However, P. capsularis presented galls on the roots and loss of the shoot vigor, in the presence of M. incognita.

Meloidogyne mayaguensis foi detectado pela primeira vez no estado de Goiás, em duas propriedades (Formosa e Luziânia), causando dano em pomares comerciais de goiaba (Psidium guajava) cv. Paluma de um ano de idade e de 14 anos, respectivamente. Plantas infectadas pelo nematóide mostraram redução de crescimento, clorose generalizada, deficiência nutricional e redução qualitativa e quantitativa de produção. As raízes severamente infestadas apresentaram-se pouco desenvolvidas e deformadas pela presença de múltiplas galhas de tamanho variado. Mamoeiros (Carica papaya) cv. Formosa, plantados em consórcio com as goiabeiras na propriedade de Formosa, apresentaram numerosas galhas no sistema radicular, embora, nenhum sintoma secundário de meloidoginose tenha sido observado na parte aérea. A produção de frutos dos mamoeiros foi alta, evidenciando tolerância dessa cultivar ao nematóide. O fenótipo M2 para a isoenzima esterase (Rm: 0,7, 0,9) foi detectado e M. mayaguensis identificado em ambas as culturas e propriedades. As análises com marcadores moleculares espécie-específica usando primers que amplificam regiões intergênicas do DNA ribossomal e do DNA mitocondrial também confirmaram esse diagnóstico. Levantamento realizado, em outras localidades da fazenda em Formosa mostrou a presença de Meloidogyne javanica em baixa população, corroborando a idéia de introdução de M. mayaguensis na área, através do plantio de mudas infectadas, oriundas da região de Petrolina. Na propriedade em Luziânia, o nematóide é provavelmente de ocorrência natural, considerando-se a idade das plantas e o número reduzido de goiabeiras infectadas.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Ciências Biológicas, Departamento de Fitopatologia, 2021. Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq). O feijão-caupi (Vigna unguiculata L. Walp) é uma leguminosa adaptada a regiões de climas tropicais, baixa necessidade de recursos hídricos e rusticidade que se adaptou bem às regiões Norte, Nordeste e Centro_Oeste do Brasil, se tornando fonte de alimento básico e gerador de renda para pequenos e médios produtores, se destacando pelo seu valor nutritivo, com alto teor proteico. O nematoides-das-galhas, Meloidogyne incognita e M. javanica causam danos substanciais ao sistema radicular, resultando em graves perdas de rendimento em cultivares suscetíveis. Um dos métodos mais eficientes e de baixo custo para reduzir perdas causadas por esses nematoides é a resistência genética. A resistência conferida pelo gene Rk presente em algumas cultivares, por anos foi eficaz para suprimir o nematoide-das-galhas, porém populações virulentas ao Rk foram encontradas em áreas de produção, necessitando a busca de novas fontes de resistência. O objetivo deste estudo foi gerar informações sobre a resistência genética de materiais brasileiros, como também selecionar fontes de resistência a M. incognita e M. javanica. Raízes de feijão-caupi de três genótipos foram inoculadas com suspenções de 0 (zero); 5×103 ; 10×103 ; 15×103 ; 20×103 ovos de M. javanica para avaliar os efeitos de níveis crescentes de inóculo do nematoide sobre o desenvolvimento vegetativo do feijão-caupi para futuras avaliações de resistência. Para avaliação da resistência, 18 linhagens e 6 genótipos controles de feijão-caupi foram inoculadas com 15.000 ovos e juvenis em delineamento experimental inteiramente casualizado com 24 tratamentos x 6 repetições x 2 repetições no tempo e avaliados 60 dias após a inoculação. A avaliação foi realizada pelas seguintes variáveis: Índice de galhas (IG), massa fresca da raiz (MFR), total de ovos e J2 (PF), total de ovos e J2/grama de raiz (NGR) e o fator de reprodução (FR). Buscando avaliar a penetração e formação de galhas da isolinha NIL-CB3-egg portadora de gene que permite a multiplicação do nematoide, mas não a formação de galhas foi utilizada o genótipo MNC-04-792F-158 como padrão de suscetibilidade. Foram inoculados 5.000 juvenis, com avaliações de três em três dias até o 28, por meio de raízes coradas com fucsina ácida. As concentrações de 10×103 e 15×103 ovos por planta conseguiram diferenciar estatisticamente os três genótipos, sendo as mais indicadas para a avaliação da resistência. Nenhum dos 18 genótipos da coleção de acessos de feijão-caupi da Embrapa Meio-Norte mostrou resistência a M. javanica, porém seis genótipos se comportaram com resistência a M. incognita, são eles: MNC06-895-1, MNC04-901-14, MNC06-909-68, MNCO4-907-35 e Am60-1. Foi observado que o gene cb3 leva à redução no número e tamanho das galhas, favorecendo a formação de machos, que não é importante para o parasitismo. Diante da importância e das perspectivas de expansão da cultura do feião-caupi os resultados deste estudo contribuem para o conhecimento de novas fontes de resistência que podem ser utilizadas em programas de melhoramento, como também demonstrou a necessidade de futuras pesquisas para seleção de materiais com resistência a M. javanica. Cowpea (Vigna unguiculata L. Walp) is a legume adapted to regions of tropical climates, low need for water resources and rusticity, which has adapted well to the Northeast region of Brazil, becoming a source of basic food and income generator for small and medium growers, standing out for its nutritional value, due to its high protein content. The root-knot nematodes Meloidogyne incognita and M. javanica cause substantial damage to the root system, leading to severe yield losses in susceptible cultivars. One of the most efficient and low-cost methods to reduce losses caused by these nematodes is genetic resistance. The resistance conferred by the Rk gene present in some cultivars, for years has been effective in suppressing the root-knot nematode, but virulent populations for Rk gene have been found in several growing areas, requiring the search for new sources of resistance. The objective of this study was to provide information on the genetic resistance of Brazilian materials, as well as, to select sources of resistance to M. incognita and M. javanica. Cowpea roots of three cawpea genotypes were inoculated with suspensions of 0 (zero); 5 × 103 ; 10 × 103 ; 15 × 103 ; 20 × 103 eggs of M. javanica to evaluate the effects of increasing levels of nematode inoculum on the vegetative development of cowpea for future resistance assessments. For resistance evaluation, 18 lines and 6 cowpea control genotypes were used, which were inoculated with 15,000 eggs and juveniles in a completely randomized experimental design with 24 treatments x 6 repetitions x 2 repetitions in time and evaluated 60 days after inoculation. The following variables were evaluated: gall index (IG), fresh root mass (MFR), total eggs and J2 (PF), numbers of eggs and J2 / gram of root (NGR) and the reproduction factor (FR). To evaluate root penetration and gall formation on the NIL-CB3-egg cawpea isoline carrying a gene that allows the nematode to multiply, but with no gall formation, the MNC-04-792F-158 line was used as a susceptibility pattern. Five-thousand juveniles were inoculated, with assessments every three days until the 28th, by means of roots stained with acid fuchsin. The concentration of 10 × 103 and 15 × 103 eggs per plant managed to statistically differentiate the three genotypes, being the most suitable for the evaluation of resistance. None of the 18 genotypes of the cowpea accession collection of Embrapa Meio Norte showed resistance to M. javanica, but six genotypes behaved with resistance to M. incognita, they are MNC06-895-1, MNC04-901-14, MNC06 -909-68, MNCO4-907-35, Am60-1. It was observed that the cb3 gene leads to a reduction in the number and size of galls, favoring male formation, which is not important for parasitism. Given the importance and expansion of the cowpea culture, the results of this study contribute to the knowledge on new sources of resistance that can be used in breeding programs, as well as stressing out the need of future research to select materials with resistance to M. javanica.

Tese (doutorado)—Univesidade de Brasília, Instituto de Ciências Biológicas, Departamento de Fitopatologia, 2020. Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES). O arroz (Oryza sativa L.) é o segundo cereal mais cultivado no mundo. O Brasil desponta como principal produtor dentre os países ocidentais, ocupando a nona posição no ranking mundial. Um complexo de espécies de nematoides das galhas (NG) foi detectado na região sul do Brasil causando danos ao cultivo de arroz irrigado. Dentre as espécies encontradas, além de Meloidogyne graminicola e M. javanica, outras quatro espécies com perfis de esterase atípicos foram detectadas. A primeira (Est O1) foi identificada recentemente como M. oryzae através de taxonomia integrativa. A correta identificação e caracterização dos NG é imprescindível para o manejo adequado em áreas orizícolas. As espécies de Meloidogyne desse grupo que parasitam o arroz são de difícil identificação, principalmente por características morfológicas e morfométricas que são muito próximas. Até o momento, o uso de cultivares resistentes ainda é um dos métodos de manejo mais eficientes para os NG, mas, infelizmente, fontes de resistência em O. sativa são escassas, variando apenas em suscetibilidade. Neste estudo relatou-se pela primeira vez no Brasil, a presença de M. ottersoni infectando arroz irrigado no Rio Grande do Sul e Santa Catarina. Essa espécie apresentou perfil de esterase sem bandas (Est Ot0). Estudos morfológicos mostraram características típicas dessa espécie como a configuração da região perineal das fêmeas, muito diferente das espécies do ‘grupo graminis’ e tamanho dos estiletes de fêmeas e machos, menores que as demais espécies desse grupo. Também foram realizados estudos citogenéticos que confirmaram o número de cromossomos já descrito para M. ottersoni (n=18), assim como o parasitismo no hospedeiro tipo Phalaris arundinacea L. Nas análises filogenéticas as populações de M. ottersoni se agruparam com 99-100% de bootstrap (sequências ITS, D2D3 e COXII-16S do rRNA). Para estudos de resistência, quatro espécies selvagens de Oryza e duas cultivadas (O. sativa e O. glaberrima) foram testadas em casa-de-vegetação para M. oryzae, M. ottersoni e duas variantes de M. graminicola, avaliados quanto a patogenicidade. Quanto a variabilidade genética (marcadores RAPD e AFLP) dessas espécies foi observada baixa taxa de polimorfismo para M. oryzae (17%) e uma alta taxa de polimorfismo para M. ottersoni (41%) e M. graminicola (83%). Das seis espécies de arroz avaliadas, O. glumaepatula mostrou-se altamente resistente ou resistente a todas as espécies de Meloidogyne testadas, podendo ser considerada uma fonte de resistência múltipla. As espécies O. grandiglumis, O. glaberima e O. alta, em geral, apresentaram bom grau de resistência a todas as espécies de NG testadas. Já a espécie alógama O. longistaminata apresentou variação quanto a resistência às diferentes espécies de Meloidogyne. Estudos de histopatologia foram conduzidos com M. graminicola em O. sativa (suscetível) e O. glumaepatula (resistente), para elucidar os mecanismos de resistência apresentados por essa espécie de arroz selvagem. Na espécie suscetível, M. graminicola se desenvolveu normalmente, penetrando em grande quantidade nas raízes e apresentando fêmeas e massas de ovos aos 17 dias após a inoculação (DAI), enquanto na resistente, observaram-se atrasos na penetração, reação de hipersensibilidade (RH) aos 2 DAI, em células ao redor do nematoide e, também, acúmulo de compostos fenólicos dentro de raras fêmeas e nos sítios de alimentação aos 33 DAI, revelando uma resposta química pós-infeccional sobretudo precoce. A espécie O. glumaepatula mostrou múltipla resistência aos NG e alto potencial para uso em programas de melhoramento genético como doadora de genes para O. sativa. Rice (Oryza sativa) is the second most cultivated cereal in the world. Brazil emerges as the main producer among western countries and ranks ninth on the list of rice producers. A root-knot nematodes (RKN) species complex was detected damaging irrigated rice crops in southern Brazil. Among the species found, besides M. graminicola and M. javanica, four other species with atypical esterase profiles were detected. The first species (Est O1) was recently identified as M. oryzae by integrative taxonomy. The correct identification and characterization of root-knot nematodes are crucial for proper management in rice growing areas. Identification of Meloidogyne species, which affect rice, is challenging, mainly due to their close morphological and morphometric characteristics. So far, the use of resistant cultivars is one of the most efficient management methods for RKN, but unfortunately, sources of resistance in Oryza sativa are scarce, only varying in susceptibility. The current study reported for the first time in Brazil the presence of M. ottersoni infecting irrigated rice in the states of Rio Grande do Sul and Santa Catarina. This species presents an esterase profile without bands (Est Ot0). Morphological studies showed typical characteristics of the species such as perineal region of females, very different to the ‘graminis group’ species and stylet size of females and males, smaller than the others in the group. Also, cytogenetic studies were performed that confirmed the chromosomes number described to M. ottersoni (18), as well as parasitism in the host type (Phalaris arundinacea L.). In phylogenetic analysis, the populations of M. ottersoni clustered with 99-100% bootstrap (ITS, D2D3 and COXII-16S of rRNA sequences). For resistance studies, four wild species of Oryza and two cultivated species (O. sativa and O. glaberrima) were evaluated in greenhouse for M. oryzae, M. ottersoni, and two variants of M. graminicola, which were evaluated for pathogenicity. Regarding the genetic variability (RAPD and AFLP markers) of these species, a low polymorphism rate was observed for M. oryzae (17%) and a high polymorphism rate observed Rice (Oryza sativa) is the second most cultivated cereal in the world. Brazil emerges as the main producer among western countries and ranks ninth on the list of rice producers. A root-knot nematodes (RKN) species complex was detected damaging irrigated rice crops in southern Brazil. Among the species found, besides M. graminicola and M. javanica, four other species with atypical esterase profiles were detected. The first species (Est O1) was recently identified as M. oryzae by integrative taxonomy. The correct identification and characterization of root-knot nematodes are crucial for proper management in rice growing areas. Identification of Meloidogyne species, which affect rice, is challenging, mainly due to their close morphological and morphometric characteristics. So far, the use of resistant cultivars is one of the most efficient management methods for RKN, but unfortunately, sources of resistance in Oryza sativa are scarce, only varying in susceptibility. The current study reported for the first time in Brazil the presence of M. ottersoni infecting irrigated rice in the states of Rio Grande do Sul and Santa Catarina. This species presents an esterase profile without bands (Est Ot0). Morphological studies showed typical characteristics of the species such as perineal region of females, very different to the ‘graminis group’ species and stylet size of females and males, smaller than the others in the group. Also, cytogenetic studies were performed that confirmed the chromosomes number described to M. ottersoni (18), as well as parasitism in the host type (Phalaris arundinacea L.). In phylogenetic analysis, the populations of M. ottersoni clustered with 99-100% bootstrap (ITS, D2D3 and COXII-16S of rRNA sequences). For resistance studies, four wild species of Oryza and two cultivated species (O. sativa and O. glaberrima) were evaluated in greenhouse for M. oryzae, M. ottersoni, and two variants of M. graminicola, which were evaluated for pathogenicity. Regarding the genetic variability (RAPD and AFLP markers) of these species, a low polymorphism rate was observed for M. oryzae (17%) and a high polymorphism rate observed to M. ottersonii (41%) and M. graminicola (83%). Among six rice species evaluated, O. glumaepatula showed high resistance or resistance to all Meloidogyne species tested, can be considered a multiple source of resistance. Oryza grandiglumis, O. glaberrima and O. alta, generally, showed good resistance rate to all RKN species tested. The allogama species O. longistaminata, showed variation in resistance to the different species of Meloidogyne. Histopathology studies were conducted with M. graminicola in O. sativa (susceptible) and O. glumaepatula (resistant), to elucidate the resistance mechanisms by this wild species. In the susceptible species, M. graminicola developed normally, penetrating in high quantity inside the roots and presenting females and egg masses, at 17 days after inoculation (DAI), whereas in the resistant species there was a delay in penetration, hypersensitivity reaction (HR) at 2 DAI in cells around the nematode, and also accumulation of phenolic compounds inside rare female and the feeding site at 33 DAI, revealing an early post-infection chemical response. Oryza glumaepatula showed multiple resistance to RKN and a high potential for use in breeding programs as a gene donor for O. sativa.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Ciências Biológicas, Departamento de Fitopatologia, 2019. Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) Os nematoides pertencentes ao filo Nematoda, apresentam um plano corporal simples, e estão entre os grupos de animais mais abundantes da terra. Os nematoides das galhas radiculares (Meloidogyne spp.) são considerados um dos principais responsáveis por grandes impactos na produção agrícola mundial, afetando severamente diversas culturas de interesse econômico. Esses nematoides promovem alterações no sistema radicular das hospedeiras impedindo a absorção adequada dos nutrientes, sendo a espécie M. incognita a de maior destaque devido à sua alta polifagia. Algumas estratégias são adotadas como medidas de controle deste fitopatógeno, sendo o uso de nematicidas sintéticos o método mais explorado, apesar de serem nocivos ao meio ambiente e à saúde humana. Nesse cenário, surge uma demanda na busca de novos produtos nematotóxicos eficazes e ambientalmente seguros, com substâncias inovadoras que possuam ampla diversidade estrutural, como os compostos ou metabólitos de composição química diversa, oriundos de plantas. A família Solanacea é considerada uma das maiores famílias de angiospermas com ampla distribuição mundial, sendo fonte abundante de metabólitos secundários bioativos, com relatos na literatura de diversas aplicações para o controle de fitopatógenos na agricultura. Neste contexto, os objetivos deste estudo foram avaliar a reação de quatro acessos de plantas de uma espécie da família Solanaceae ao nematoide M. incognita; avaliar a atividade nematotóxica (nematostática e/ou nematicida) de extratos cru aquosos (ECAs) de sementes e raízes desses acessos sobre a fase infectante (J2) de Meloidogyne spp; identificar o ECA e a fração cromatográfica mais efetiva para o controle de M. incognita. Adicionalmente buscou-se também aferir a termoestabilidade dos ECAs com atividade nematotóxica, e a reação desses acessos à infecção por M. incognita por meio da quantificação da população total (ovos e J2) presentes nas raízes (NOJ2), número total de galhas (NG), número total de massas de ovos (NMO), quantidade de ovos e J2 por grama de raiz (NOJ2/GR), e o fator de reprodução (FR), inferindo-se a reação de resistência, suscetibilidade ou imunidade. Também foram aferidas a citotóxicidade sobre hemácias bovinas, células do ovário de Spodoptera frugiperda, e queratinócitos humanos (HaCat); fitotoxicidade sobre a germinação de soja; capacidade de inibição de organismos não-alvo, como bactéria (Bradyrhizobium japonicum), fungos (Trichoderma asperellum e T. harzianum) e levedura (Candida maltosa) presentes no solo. Os ECAs provenientes de sementes dos acessos 48, 52 e 78 apresentaram atividade nematicida significativa na concentração de 1000 μg.ml-1 , com mais de 90% dos juvenis de segundo estádio (J2) de Meloidogyne spp. mortos, após o bioensaio in vitro de recuperação. Os ECAs de sementes dos acessos (48, 52 e 78) nessa concentração, também foram termoestáveis, e aferiu-se a reação de resistência para os acessos 48 e 52, sendo o acesso 78 considerado suscetível nesse estudo. Adicionalmente, os ECAs de sementes dos acessos (48, 52 e 78) apresentaram baixa citotoxicidade para hemácias bovinas e células do ovário de S. frugiperda. A viabilidade celular de queratinócitos humanos (HaCat) tratados com esses ECAs foi superior a 50%, e nessa concentração não foram fitotóxicos para a germinação de soja (Glycine max), na qual as plântulas resultantes de sementes tratadas com esses extratos, apresentaram crescimento e peso seco e fresco superiores aos do controle. Adicionalmente os ECAs de sementes desses acessos não inibiram o crescimento de fungos, bactérias e leveduras benéficos do solo. O ECA ativo de sementes do acesso 48 foi o de maior destaque dentre os tratamentos, com atividade nematicida de 100 % para a concentração de 1000 μg.ml-1 , sendo a DL50 de 108.2 μg.ml-1 . Esse ECA foi selecionado, e fracionado via cromatografia líquida de alta performance com coluna de exclusão molecular (HPLC-ME). Onze frações foram geradas, e avaliadas sobre M. incognita, sendo a fração 6 (Fr6) a mais efetiva quanto sua ação nematicida. Esta fração (Fr 6) foi selecionada para purificação via cromatografia líquida de alta performance com coluna de adsorção por fase reversa (HPLC-RP), e resultaram em outras 17 frações, onde as massas das frações obtidas a partir de HPLC-ME e HPLC RP, foram mensuradas por MALDI-TOF. Os dados gerados neste trabalho evidenciaram a potencialidade nematicida do ECA das sementes dos acessos 48, 52 e 78 de uma espécie de planta pertencente à família Solanaceae, além de atestar a especificidade da ação para J2 de M. incognita, um dos fitonematoides mais importantes para a agricultura no Brasil e no mundo. Nematodes belonging to the phylum Nematoda present a simple body plane and are among the most abundant animal groups on Earth. Root-knot nematodes (RKNs) (Meloidogyne spp.) are responsible for pronounced losses on global agricultural production, causing severe damage on a wide range of economically relevant crop species. Infection by RKNs alters the morphology of the host plant root system, preventing adequate water and nutrient absorption. Meloidogyne incognita is considered of high relevance due to its proeminent polyphagy. Among the several strategies to control this plant pathogen, application of synthetic chemicals with nematicidal activity is by far the most used, regardless of the environmental and human health risks. In view of this scenario, there is a pressing need to develop alternative, efficient and environmentally safe products, composed by novel substances with high structural diversity, as the ones prospected in plants containing a high abundance of diverse chemical compounds. The Solanaceae botanical family is composed by a large number of species with wide geographic distribution, representing an abundant source of bioactive secondary metabolites for the control of important plant pathogens that infect crop species. In this context, the present study aimed to evaluate the reaction of four different Solanaceae plant accessions to the nematode M. incognita, to certify the nematotoxic (nematostatic and/or nematicidal) activity of aqueous crude extracts (ACEs) obtained from seeds and roots of solanaceous accessions on the infecting phase (J2) of Meloidogyne spp. and to identify the ACE and the chromatographic fraction most effective in controlling M. incognita. Moreover, it also intended to evaluate thermostability of the ACEs with nematotoxic activity in previous test; and the host reaction (resistance, susceptibility, immunity) to infection by M. incognita of accessions from which the ACEs were originated, through quantification of total population (eggs and J2) present in the root system (NOJ2), total number of galls (NG), total number of egg masses (NMO), numbers of eggs and J2 per gram of roots (NOJ2/GR), and the reproduction factor (FR). This study also evaluated the ECAs toxicity over bovine red blood cells; ovary cells of Spodoptera frugiperda, and human keratinocytes (HaCat); the phytotoxicity over soybean germination; the inhibition capacity on non-target soil organisms, such as bacterium (Bradyrhizobium japonicum), fungi (Trichoderma asperellum and T. harzianum) and yeast (Candida maltosa). The seed ACEs from the accessions 48, 52 and 78 exhibited a significant nematicidal activity at the concentration of 1000 μg.ml-1 , causing mortality of more than 90% of J2 Meloidogyne spp. after the in vitro recovery bioassay. The seed ACEs from the accessions 48, 52 and 78 at 1000 μg.ml-1 concentration, were found to be thermostable. The resistance reaction was confirmed for the accessions 48 and 52, and the accession 78 being considered susceptible in this study. Additionally, the seed ACEs from the accessions 48, 52 and 78 presented low cytotoxicity for both, bovine red blood cells and Spodoptera frugiperda ovary cells. The cellular viability of human keratocytes (HaCat) treated with these ACEs was superior to 50%. At this concentration, these extracts were not phytotoxic to soybean (Glycine max) seed germination, instead the seedlings originated from the treated seeds reacted with higher growth rate, fresh plant weight and dry plant weight, in comparison to seedlings originated from the control treatment. Also, these ACEs were not able to inhibit the growth and development of the fungi, bacterium and yeast used as model organisms, with no changes in relation to the control treatment. The bioactive seed ACE from the accession 48 presented 100% nematicidal activity at 1000 μg.ml-1 concentration, and LD50 of 108.2 μg. Due to these results, this ACE was fractionated via Molecular Exclusion High Performance Liquid Chromatography (HPLC-ME), generating 11 fractions, that were evaluated on M. incognita. The fraction 6 (Fr6) demonstrated the highest nematicidal activity and was selected for further purification via Reverse Phase High Performance Liquid Chromatography (HPLC-RP) with the generation of another 17 fractions. The molecular mass of the fractions obtained via HPLC-ME and HPLC-RP were measured via MALDI-TOF. The data generated in this study revealed the nematicidal potential of seed ACEs from the accessions 48, 52 and 78, which belong to a plant species from the botanical Family Solanaceae. Furthermore, these data confirm the specificity of the action toward J2 of M. incognita, one of the most relevant plant pathogens to agricultural systems worldwide.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Ciências Biológicas, Departamento de Fitopatologia, Programa de Pós-Graduação em Fitopatologia, 2016. A urbanização tem contribuído para aumentar nos países em desenvolvimento, desta maneira, os sistemas periurbanos de produção de hortaliças se tornaram mais frequentes na África, levando a um aumento da ocorrência dos nematoides das galhas (NG), com mais danos e perdas. A limitada capacidade de identificar com precisão esses patógenos resulta na não utilização de medidas adequadas de controle, como resistência genética e rotação de culturas, levando à utilização de princípios químicos altamente tóxicos. Considerando a importância do NG na África, um estudo de identificação de populações, coletadas em hortaliças foi realizado nas culturas de tomate, berinjela, pimentão verde, mandioca, pimenta, quiabo, cenoura, repolho e amaranto, provenientes da Tanzânia, Uganda, Benin, Nigéria e Quênia. Cento e quarenta e duas populações de Meloidogyne spp. foram caracterizadas, bioquimicamente, usando os fenótipos de esterase (EST). Foram identificados nesses países: M. javanica (Est J3, Rm: 1,0, 1,25, 1.,4; Est J2a, Rm: 1,0, 1,4; Est J2b, Rm: 1,0, 1,25), M. incognita (Est I2, Rm: 1,0, 1,1), M. arenaria (Est A2, Rm: 1,2, 1,3), M. enterolobii (Est E2, Rm: 0,75, 0,95), M. izalcoensis (Est I4 Rm: 0,86, 0,96, 1,24, 1,30) e duas populações atípicas, uma identificada com M. incognita e outra como Meloidogyne sp., com a predominância das três primeiras. Várias populações mistas foram detectadas em diferentes combinações. A maioria das espécies teve sua identificação confirmada pelos marcadores SCAR. Urbanization in developing countries has contributed to increase the production of vegetables in periurban areas, which have become more frequent in Africa, leading to an increase on root–knot nematodes (RKN) infestation, resulting in more damages and crop losses. Limited ability to accurately identify these pathogens, results in failure to use appropriate control measures, such as genetic resistance and crop rotation, leading to the use of highly toxic chemicals. Considering the importance of RKN in Africa, a study of species identification was carried out on nematode populations collected in fields of tomato, eggplant, green pepper, cassava, pepper, okra, carrots, cabbage and amaranth in Tanzania, Uganda, Benin, Nigéria and Kenya. one hundred forty-two populations of Meloidogyne spp. were characterized, biochemically, using phenotypes of esterase (EST). Five species have been identified in these countries: M. javanica (EST J3, Rm: 1.0, 1.25, 1.4, J 2a EST., Rm: 1.0, 1.4; EST J2b, Rm: 1.0, 1.25), M. incognita (EST I2, Rm: 1.0, 1.1), M. arenaria (EST A2, Rm: 1.2, 1.3), M. enterolobii (EST E2, Rm: 0.75, 0.95), M. izalcoensis (EST I4 Rm: 0.86, 0.96, 1.24, 1.30) and two atypical populations, one identified as M. incognita and another as Meloidogyne sp., with predominance of the first three first species. Various mixed populations were detected in different combinations. Several species had their identification confirmed by SCAR markers.

Tese (doutorado)—Univesidade de Brasília, Instituto de Ciências Biológicas, Departamento de Fitopatologia, 2019. Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq). Os nematoides das galhas (NGs), Meloidogyne spp., estão entre os patógenos mais relevantes à cultura do cafeeiro, pois podem provocar desde redução na produtividade até a morte das plantas. Os objetivos desta pesquisa foram (i) verificar inequivocamente a identidade de uma espécie de Meloidogyne em café ainda não registrada no Brasil, (ii) identificar espécies de Meloidogyne presentes em cafezais no Triangulo Mineiro, (iii) avaliar a reação dos genótipos de cafeeiros a M. izalcoensis e (iv) validar 11 marcadores moleculares microssatélites (SSR), previamente estudados, em diferentes genótipos de cafeeiros, que apresentam genes de resistência a M. exigua. Com auxílio dos métodos bioquímicos baseados em eletroforese de izoenzimas (esterase, Est) e marcadores moleculares espécie-específicos (PCR-SCAR) foi possível identificar corretamente M. izalcoensis e outras espécies como: M. exigua, M. paranaensis, M. incognita, bem como a ocorrência da mistura dessas espécies em plantio de café. Quanto à reação dos genótipos de cafeeiro a M. izalcoensis foram realizados dois experimentos, no primeiro e no segundo experimento foram avaliados os genótipos: Catuaí Amarelo 62 (suscetível), Catuaí Vermelho x Amphillo 2-161 (28-2-II), Catuaí Vermelho x Amphillo 2-161 (16-5-III), IPR100, Híbrido do Timor UFV 408-01 MG (6-I-III) e o porta- enxerto cv. Apoatã IAC 2258. No primeiro experimento foi observada a reação de suscetibilidade dos genótipos Catuaí Amarelo 62, Catuaí Vermelho x Amphillo 2-161 (28-2-II), IPR 100 e Híbrido do Timor UFV 408-01 MG (6-I-III). O genótipo Catuaí Vermelho x Amphillo 2-161 (16-5-III) apresentou-se como moderadamente resistente e o porta-enxerto cv. Apoatã IAC 2258 como resistente. No segundo experimento, os genótipos Catuaí Vermelho x Amphillo 2-161 (28-2-II) e o porta exerto cv. Apoatã IAC 2258 foram classificados como moderadamente resistente e resistente, respectivamente. Os demais genótipos apresentaram reação de suscetibilidade ao patógeno. Apenas o porta-enxerto cv. Apoatã IAC foi considerado resistente a M. izalcoensis, nos dois experimentos. O estudo de validação dos marcadores microssatélites foi realizado em duas etapas. Na primeira, foram avaliados os 11 marcadores nos genótipos: Híbrido de Timor UFV 408-01 (036), UFV 408-01 (090), IPR100 e 83-3, linhagem do IPR 100 e Catuaí IAC 62 (suscetível). Na segunda etapa, foram avaliados os marcadores SSRCafé 4, 13, 15, 20 e 40 nos genótipos Híbrido do Timor 440- 10 e Catuaí IAC 86 (suscetível). Na primeira etapa, quatro marcadores mostraram-se polimórficos: SSRCafé 4, 13, 15 e 41. Dois marcadores foram monomórficos, SSRCafé 14 e 37 e cinco não amplificaram nenhum fragmento: SSRCafé 19, 20, 32, 39 e 40. Na segunda etapa, três marcadores SSRCafé 13, 20 e 40 mostraram-se polimórficos e SSRCafé 15 mostrou-se monomórfico nos genótipos do Híbrido de Timor 440-10 (resistente) e Catuaí vermelho IAC 86 (suscetível). Com base nos resultados, conclui-se que marcadores microssatélites SSRCafé 13, 20 e 40 podem ser utilizados com maior segurança apenas na seleção de progênies resistentes resultantes de cruzamentos com o Híbrido de Timor 440-10. Em relação aos outros marcadores mais estudos serão necessários para sua validação. The root-knot nematodes (RKNs), Meloidogyne spp., are among the most relevant pathogens to the coffee crop, since they can cause reduced yield to plant death. The objectives of this study were to perform the first report of the nematode M. izalcoensis on coffee in Brazil; to identify Meloidogyne species present in coffee plantations in the Triangulo Mineiro; to evaluate the reaction of coffee genotypes to M. izalcoensis, and to validate 11 microsatellite markers (SSR) in different coffee genotypes, which present resistance genes to M. exigua. With the help of biochemical methods based on izoenzyme electrophoresis (Est-Esterase), and species-specific molecular markers (PCR-SCAR), it was possible to correctly identify M. izalcoensis and other species such as: M. exigua, M. paranaensis, M. incognita, as well as, the occurrence of mixed populations of these species in coffee plantations. As for the reaction of the coffee genotypes to M. izalcoensis, two experiments were carried out. In both experiments the following genotypes were evaluated: Catuaí Amarelo 62 (susceptible), Catuai Vermelho x Amphillo 2-161 (28-2- II), Catuai Vermelho x Amphillo 2-161 (16-5-III), IPR100, Hybrid of Timor UFV 408- 01 MG (6-I-III) and the rootstock Cv. Apoatã IAC 2258. In the first experiment a susceptible reaction was observed for the genotypes Catuaí Amarelo 62, Catuai Vermelho x Amphillo 2-161 (28-2-II), IPR 100 and Hybrid of Timor UFV 408-01 MG (6-I-III). The Catuai Vermelho x Amphillo 2-161 (16-5-III) genotype was moderately resistant, and the rootstock Cv. Apoatã IAC 2258 was resistant. In the second experiment, the Catuai Vermelho x Amphillo 2-161 (28-2-II) and Cv. Apoatã IAC 2258 genotypes were moderately resistant and resistant, respectively, while the other genotypes presented susceptibility reaction to the pathogen. Only the rootstock Cv. Apoatã IAC was considered resistant to M. izalcoensis in both experiments. The study for validation of the microsatellite markers was performed in two phases. In the first, the 11 markers were evaluated on the genotypes: Hybrids of Timor UFV 408-01 (036), UFV 408-01 (090), IPR100 and 83-3, lineage of the IPR 100, and Catuaí IAC 86 (susceptible). In the second phase, SSRCafé markers 4, 13, 15, 20 and 40 were evaluated on the genotypes Hybrid of Timor 440-10, and Catuaí IAC 86 (susceptible). In the first phase, four markers were polymorphic: SSRCafé 4, 13, 15 and 41. Two markers were monomorphic, SSRCafé 14 and 37, and five did not amplify any fragment: SSRCafé 19, 20, 32, 39 and 40. In the second phase, three SSRCafé markers 13, 20 and 40 were polymorphic, and SSRCafé 15 showed to be monomorphic in the hybrid genotypes of Timor 440-10 (resistant) and Catuaí red IAC 86 (susceptible). Based on the results, it is concluded that microsatellite markers SSRCafé 13, 20 and 40 can be used with greater confidence only in the selection of resistant progenies resulting from crosses with the Hybrid of Timor HT440-10. In relation to the other markers, more studies will be necessary for their validation.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Ciências Biológicas, Departamento de Fitopatologia, Programa de Pós-Graduação em Fitopatologia, 2019. Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) e Fundação Nagib Nassar para Desenvolvimento Científico e Sustentável (FUNAGIB). A mandioca (Manihot esculenta) é uma planta arbustiva, pertencente à família Euphorbiaceae. O produto comercial mais explorado desta cultura é o amido, fonte de reserva energética, o qual é acumulado nas raízes tuberosas. A produção mundial apresenta crescimento contínuo, devido a contribuição de alguns países africanos. No Brasil, é cultivada em quase todo território, representando uma das culturas de maior importância socioeconômica no país. Diversos fatores podem influenciar a produtividade da cultura, entre eles, problemas causados por patógenos, incluindo ataques por nematoides fitoparasitas que levam a reduções significativas na produtividade. Várias espécies de nematoides têm sido relatadas associadas à cultura da mandioca, em diferentes áreas geográficas. Evidências indicam que os nematoides das galhas (Meloidogyne spp.) são o grupo de nematoides mais importante que afetam a cultura, sendo as espécies M. incognita e M. javanica, consideradas as mais agressivas. Apesar da importância socioeconômica dessa cultura no Brasil, há ainda uma escassez de informações sobre a associação de nematoides fitoparasitas a plantas de mandioca, bem como ao comportamento dessas plantas ao parasitismo desses agentes. Assim, o objetivo deste estudo foi avaliar a reação de 10 acessos de Manihot spp. (UnB 201, UnB 031, M. fortalezensis, Quimera 1, Quimera 2, Quimera 3, UnB 220, UnB 360, UnB 519 e UnB 122), pertencentes à Coleção de Mandioca da Universidade de Brasília, a Meloidogyne incognita, M. javanica e M. enterolobii. Os estudos foram conduzidos em casa de vegetação da Estação Experimental de Biologia da Universidade de Brasília. A cultivar Pioneira considerada suscetível a Meloidogyne spp. foi incluída como um padrão de suscetibilidade. O experimento foi conduzido em delineamento inteiramente casualizado com 5 repetições. Após 40 dias do plantio, as plantas foram inoculadas separadamente com 5000 ovos de cada espécie do nematoide em suspensão depositada ao redor da planta. Sessenta dias após a inoculação, foram estimados o fator de reprodução (FR), o índice de galhas (IG), o índice de massa de ovos (IMO) e o número de ovos por grama de raiz (NOGR). O ensaio foi repetido um mês após. Os acessos expressaram diferentes reações ao parasitismo das três espécies do nematoide. Os acessos UnB 201, UnB 031, UnB 519 e UnB 122 mostraram-se suscetíveis (FR > 1,0) a M. javanica e a M. incognita. A espécie selvagem M. fortalezensis, os acessos UnB 220 e UnB 360 foram resistentes a todos os nematoides avaliados. Com exceção da 'Quimera 2', suscetível a M. incognita e ‘Quimera 3’ a M. javanica, as quimeras comportaram-se como resistentes a todas as espécies do nematoide avaliadas. Exceto a cultivar Pioneira, todos os acessos de mandioca avaliados foram resistentes a M. enterolobii. Cassava (Manihot esculenta) is a shrub, belonging to the family Euphorbiaceae. The most exploited commercial product of this crop is starch, a source of energy, which is accumulated in the tuberous roots. World production continues to grow, due to the contribution of some African countries. In Brazil, it is cultivated in almost all territory, representing one of the crops of greater socioeconomic importance. Several factors may influence crop yield, including problems caused by pathogens, as plant-parasitic nematodes that lead to significant yield reduction. Several species of nematodes have been reported associated with cassava crop in different geographic areas. Evidence indicates that the root-knot nematodes (Meloidogyne spp.) are the most important group of nematodes that affect the crop, being the species M. incognita and M. javanica, considered the most aggressive ones. Despite the socioeconomic importance of this crop in Brazil, there is still a lack of information on the association of plant-parasitic nematodes with cassava plants, as well as the behavior of these plants to the parasitism of these agents. Thus, the objective of this study was to evaluate the reaction of 10 accessions of Manihot spp. (UnB 201, UnB 031, M. fortalezensis, Chimera 1, Chimera 2, Chimera 3, UnB 220, UnB 360, UnB 519 and UnB 122), belonging to the Cassava Collection of the University Brasília, to Meloidogyne incognita, M. javanica and M. enterolobii. The studies were conducted in a greenhouse at the Biological Experimental Station of the University Brasilia. Cultivar Pioneira considered susceptible to Meloidogyne app. was included as a pattern of susceptibility. The experiment was conducted in a completely randomized design with 5 replicates. After 40 days of planting, the plants were inoculated separately with 5000 eggs of each nematode species deposited around the plant. Sixty days after inoculation, the reproduction factor (RF), gall index (GI), index of egg mass (IEM), number of eggs per gram of roots (NEGR) were estimated. The assay was repeated a month latter. The accessions expressed different reactions in relation to the parasitism of the three nematode species. The accessions UnB 201, UnB 031, UnB 519 and UnB 122 were susceptible (FR > 1.0) to M. javanica and to M. incognita. The wild species M. fortalezensis, the accessions 'UnB 220' and 'UnB 360' were resistant to all nematode species evaluated. Except for 'Chimera 2', which was susceptible to M. incognita and 'Chimera 3' to M. javanica, the chimeras behaved as resistant to all nematodes evaluated. Exception for cv. Pioneira, all accessions tested were resistant to M. enterolobii.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq The crop-livestock integration (ILC) when there is a good managed increases economic gains and improves the quality of the environment. However, the excess of the animal load in the pasture of the ILP can cause damages to the soil and decrease these benefits. Nematodes are bioindicators that can be used to evaluate the effects of increasing grazing intensity on soil quality. The objective of this work was to evaluate the soil quality of a crop-livestock integration system through the study of phytoparasite and free-living nematode communities. The experiment was conducted in an area of 22 hectares that at 15 years is cultivated with the succession Glycine max for grain production in summer and Avena strigosa + Lolium multiflorum for continuous grazing of cattle in winter. The treatments are composed of grazing plots at heights of 10, 20, 30 and 40 cm, plots without grazing and a natural pasture area. Soil samples were collected in soybean and pasture for quantification and identification of nematodes at the generic and trophic levels. The chemical, physical analyses, and soil cover properties were determined for correlation purposes. Due to degradation of the natural pasture, its conversion to agricultural area improved the status of the soil nematode community. The introduction of crop-livestock integration in the agricultural area also resulted in improvement of the soil nematode community. The increase in grazing intensity had different impacts in winter and summer, and the grass height of 20 cm resulted in better soil status community of soil nematodes. Eleven genera of parasitic nematodes of plants were identified, but all abundances were below the levels of economic damage. The grazing performed at 20 and 30 cm showed the lowest phytonethoid populations in summer and winter. The genus Helicotylenchus was dominant in all soil uses, but only the H. dihystera species is present. Meloidogyne javanica occurs in pasture areas with 40 cm and in natural pasture, in summer and winter. The conditions of this ILP limit the development of phytopathogenic nematodes, but if grazing is continued at 10 cm in winter, these nematodes could become a phytosanitary problem for soybeans grown in succession. A integração lavoura-pecuária (ILP) quando bem manejada aumenta os ganhos econômicos e melhora na qualidade do ambiente. Porém, o excesso de carga animal na pastagem da ILP pode trazer prejuízos ao solo e suplantar estes benefícios. Os nematoides são bioindicadores que podem ser utilizados para avaliar os efeitos do aumento da intensidade do pastejo na qualidade do solo. O objetivo do trabalho foi avaliar a qualidade do solo de um sistema de integração lavoura-pecuária através do estudo das comunidades de nematoides fitoparasitas e de vida livre. O experimento foi conduzido em uma área de 22 hectares, que a 15 anos é cultivada com a sucessão Glycine max para produção de grãos no verão e Avena strigosa + Lolium multiflorum para o pastejo contínuo dos bovinos no inverno. Os tratamentos foram constituídos pelo pastejo nas alturas de 10, 20, 30 e 40 cm, parcelas sem pastejo e uma área de pastagem natural. A coleta das amostras de solo foi realizada no florescimento da soja e da pastagem para quantificação e identificação dos nematoides a nível genérico e de espécie. As propriedades químicas, físicas e de cobertura de solo foram determinadas para fins de correlação. Devido a degradação da pastagem natural, a sua conversão em área agrícola melhorou o status da comunidade de nematoides do solo. A introdução da integração lavoura-pecuária na área agrícola também resultou em melhoria da comunidade de nematoides do solo. O aumento da intensidade do pastejo teve impactos diferentes no inverno e no verão, sendo que a altura de pasto de 20 cm resultou no melhor status da comunidade de nematoides do solo. Foram identificados 11 gêneros de nematoides parasitas de plantas, mas todas as abundâncias estão abaixo dos níveis de danos econômicos. O pastejo realizado a 20 e 30 cm apresentou as mais baixas populações de fitonematoides no verão e no inverno. O gênero Helicotylenchus foi dominante em todos os usos do solo, porém somente a espécie H. dihystera está presente. Meloidogyne javanica ocorre nas áreas pastejadas com 40 cm e na pastagem natural, no verão e no inverno. As condições desta ILP limitam o desenvolvimento dos nematoides fitoparasitas, porém se o pastejo continuar sendo realizado a 10 cm no inverno, estes nematoides poderão tornar-se um problema fitossanitário para a soja cultivada em sucessão.

Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Instituto de Ciências Biológicas, Departamento de Fitopatologia, Programa de Pós-Graduação em Fitopatologia, 2015. Na cultura da bananeira (Musa spp.) o nematoide das galhas Meloidogyne incognita é uma das espécies predominantes principalmente no subgrupo Cavendish, causando perdas consideráveis em algumas regiões do Brasil. Meloidogyne ncognita é também considerado um dos fitoparasitas de ampla importância na agricultura mundial por sua adaptabilidade ao ambiente e ampla gama de hospedeiras. Com as limitações do melhoramento convencional no desenvolvimento de variedades resistentes de bananeiras a nematoides, o uso da genômica é uma alternativa importante para entender os mecanismos moleculares envolvidos na resposta de defesa da planta ao parasitismo. O genótipo de Musa acuminata 4279-06 foi classificado em estudos anteriores como resistente ao nematoide das galhas, e foi selecionado para este estudo com o genótipo Cavendish Grande Naine (GN), utilizado como padrão de suscetibilidade. Assim o objetivo deste trabalho foi estudar a interação M. acuminata - M. incognita a fim de identificar genes associadas ao parasitismo do nematoide e genes de defesa da planta. Inicialmente verificou-se que o ciclo de vida de M. incognita em banana GN, desde a inoculação dos J2 até a formação de fêmeas com ovos, foi de 24 dias a 25º C. Na análise histológica dos genótipos GN e 4279-06, entre 2-7 dias após de inoculação (DAI) observaram se os J2 de M. incognita penetrando pelo ápice das raízes e migrando pelo córtex até o cilindro central e aos 9 DAI já haviam estabelecido sítios de alimentação. Utilizando microscopia de fluorescência não foi observada resposta hipersensível (RH) no genótipo 4279-06, sendo que o nematoide concluiu o ciclo de vida entre 27- 30 dias, com 3-6 dias de atraso em comparação ao genótipo GN (24 dias). Foi realizada análise de transcritoma aos 3, 7 e 10 DAI nos dois genótipos, com base nos dados histológicos, utilizando a tecnologia de sequenciamento massal de RNA por Illumina e análise de bioinformática para identificar genes diferencialmente expressos relacionados ao parasitismo do nematoide e a resposta de defesa. O sequenciamento gerou um total de 510.937.976 sequências paired-end. Na análise de gene ontology (GO), um total de 320.113 termos de GO foram encontrados e relacionados às 27.604 sequências anotadas distribuídos em três categorias principais: processos biológicos (27.551 sequências), função molecular (25.362 sequências) e componente celular (25.487 sequências). Na análise de expressão diferencial, 680 genes apresentaram expressão diferencial significante. Dentre estes, 474 genes foram modulados no genótipo 4279-06 e 235 genes no genótipo GN, evidenciando uma maior regulação da expressão gênica na interação em 4279-06. Os genótipos apresentaram 29 genes comumente regulados, 445 genes exclusivamente modulados em 4279-06 e 206 em GN. Na resposta de Musa acuminata à infecção por M. incognita, foi evidente o grande envolvimento de genes ligados a fatores de transcrição das famílias MYB e WRKY, e de hormônios. Pouca resposta de defesa relacionadas ao Ácido Salicílico (de resposta a parasitas biotróficos) foi encontrada, mas sim uma ampla resposta pela via do etileno. Também foram encontrados genes que aumentam os níveis de auxinas e citocininas e que estão associados à formação de células gigantes, assim como expansinas e proteínas de domínio NAC. Proteínas da família bHLH, calose e endotransglucosilase xiloglucano foram expressas exclusivamente no genótipo 4279-06. Os resultados deste trabalho contribuem para uma maior compreensão dessa complexa interação molecular. In banana crop (Musa spp.), the root-knot nematode Meloidogyne incognita is one of the predominant species, mainly in Cavendish (GN), causing considerable losses in some regions of Brazil. Meloidogyne incognita, also considered one of the plant parasites of wide importance in world agriculture for their adaptability to the environment and wide host range. With the difficulties of the traditional breeding programs in search for resistant varieties of bananas to nematodes, the use of genomics is an important alternative to understand the molecular mechanisms involved in plant defense response to parasitism. The banana genotype 4279-06 was classified in previous studies as resistant to the root-knot nematode, and was selected for this study, with the Cavendish Grande Naine genotype (GN) used as susceptibility standard. So the aim of this work was to study the interaction Musa acuminata - Meloidogyne incognita in order to identify genes associated with parasitism of nematode and plant defense genes. Initially, the life cycle of M. incognita in banana (NG), from the inoculation of J2 to the formation of females with eggs was 24 days at 25oC. On histological analysis of both genotypes GN and 4279-06, between 2-7 days after inoculation (DAI) it was observed that J2 of M. incognita penetrated at the roots tips and moved through the cortex to the central cylinder, and that at 9 DAI had already feeding sites established. Using fluorescence microscopy, no hypersensitive response (HR) was observed in 4279-06 genotype, and its life cycle has completed between 27- 30 days after inoculation, with 3-6 days delay in comparison with the GN genotype (24 days). Transcriptome analysis was performed at 3, 7 and 10 DAI, based on histological data, using RNA mass sequencing technology by Ilumina and bioinformatics analysis to identify differentially expressed genes related to the banana defense response in nematode interaction with the two genotypes. Sequencing generated a total of 510,937,976 sequences paired-end. In ontology gene analysis (GO), a total of 320,113 terms of GO were found and related to 27,604 annotated sequences divided into three main categories: biological processes (27,551 sequences), molecular function (25,362 sequences) and cellular component (25,487 sequences). In the analysis of differential expression, 680 genes showed significant differential expression. Of these, 474 genes were modulated in genotype 4279-06 and 235 genes in GN genotype, showing greater regulation of gene expression in the interaction with 4279-06. The genotypes showed 29 commonly regulated genes, 445 genes uniquely modulated in 4279-06 and 206 in GN. In Musa acuminata response to infection with M. incognita, was evident the great involvement of genes linked to the MYB transcription factors and WRKY families, and hormones. Little defense response related to salicylic acid (response to biotróficos parasites) was observed, but a broad response for the ethylene pathway. They have also found genes that increase the levels of cytokinins and auxins and that are associated with the formation of giant cells, like expansins and NAC domain proteins. Proteins bHLH family, callose and xyloglucan endotransglucosilase were exclusively expressed in the genotype 4279-06. These results contribute to a better understanding of this complex molecular interaction.

Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Instituto de Ciências Biológicas, Departamento de Fitopatologia, Programa de Pós-Graduação em Fitopatologia, 2017. A cenoura é uma das hortaliças mais importantes no mercado brasileiro, principalmente, para a comercialização in natura. A produção dessa hortaliça pode ser severamente afetada pela infecção de nematoides parasitas de plantas, sendo que mais de 90 espécies deste grupo de patógenos já foram associadas à referida cultura. O nematoide das galhas (Meloidogyne spp.) é o grupo que causa maiores perdas na cultura da cenoura. Os objetivos desse trabalho foram: (1) identificar as espécies de Meloidogyne presentes em áreas de cultivo de cenoura no Distrito Federal e no Município de Cristalina (GO); (2) avaliar a resposta de cultivares de cenoura quanto aos níveis naturais de infecção por espécies de Meloidogyne nas safras de 2013 e 2015, e (3) avaliar a reação de cultivares de cenoura em condições de campo („Brasília-CNPH‟, „Brasília-Agrocinco‟ e „Nantes‟) e em condições de casa de vegetação („Brasília-CNPH‟, „Brasília-Agrocinco‟ e „Kuronan‟) aos nematoides M. incognita, M. javanica e M. enterolobii (avaliada somente em condições controladas em casa de vegetação). Amostras de solo foram coletadas em campos comerciais de cenoura do Distrito Federal (DF) e de Cristalina, Goiás (GO). Ao todo foram coletadas 32 amostras compostas (22 amostras no DF e dez amostras em Cristalina, GO). Foi possível detectar nematoides das galhas em 22 amostras e identificar as espécies dos mesmos em 19 amostras. Por meio do fenótipo de esterase, foram identificadas as espécies M. javanica e M. incognita, ambas ocorreram isoladamente ou em mistura populacional. Meloidogyne javanica foi a espécie predominante nas áreas amostradas. Em relação à avaliação de cultivares comerciais quanto à produtividade, verificou-se diferença estatística significativa tanto entre as cultivares de cenoura dentro de cada safra, como entre as safras. As cultivares mais produtivas foram: „Brasília-CNPH‟, „Brasília-Horticeres‟, „BRS Planalto-CNPH‟, „BRS Planalto-Agrocinco‟, „Brasília-Agrocinco‟ e „Brasília-Tecnoseed‟. A cultivar Brasília-CNPH obteve produtividade semelhante nas duas safras. Quanto à reação ao nematoide das galhas, foi observada diferença estatística para o fator de aumento/redução da população de juvenis do nematoide (J2) no solo (FA), entre as cultivares avaliadas nas duas safras. A população „CNPH 1212554‟ foi a que apresentou maior FA na safra 2013 e a cultivar „Brasília-Tecnoseed‟ na safra 2015. Nas duas safras, as cultivares que apresentaram menor quantidade de nematoides por grama de casca de raiz foram: „Brasília-CNPH‟ e „Brasília-Agrocinco‟. Quanto à reação das cultivares ao nematoide das galhas verificou-se que para as variáveis: índice de massa de ovos (IMO), índice de galhas (IG) e fator de reprodução (FR), as cultivares „Kuronan‟, „Brasília-Agrocinco‟ e „Brasília-CNPH‟ comportaram-se como suscetiveis ao ataque de M. incognita, M. incognita + M. javanica e resistentes à espécie M. enterolobii em condições de casa de vegetação. No campo, somente a cultivar „Nantes‟ mostrou suscetibilidade frente aos nematoides M. incognita e M. incognita + M. javanica e as cultivares „Brasília- Agrocinco‟ e „Brasília-CNPH‟ comportaram-se como resistentes, de acordo com os valores de IMO e IG. Carrot is among the most important vegetable crops in Brazil, mainly, for the fresh root market. The production of this vegetable can be severely affected by the infection of plant parasitic-nematodes, with more than 90 species being associated with this crop.The root-knot nematodes (Meloidogyne spp.) is the main group of these soil-borne pathogens that causes yield and quality losses in the carrot crop. The main objectives of this study were: (1) to identify Meloidogyne species with natural occurrence in carrot growing areas in the Federal District and in Cristalina, State of Goiás (GO); (2) to evaluate reaction of carrot cultivars to Meloidogyne species under field conditions in 2013 and 2015 crop seasons; (3) to evaluate a subset of carrot cultivars under field („Brasília-CNPH‟, „Brasília-Agrocinco‟ and „Nantes‟) and under greenhouse conditions („Brasília-CNPH‟, „Brasília-Agrocinco‟ and „Kuronan‟) to M. incognita, M. javanica and M. enterolobii (evaluated only in controlled assays under greenhouse conditions). Soil samples were collected in carrot fields from the Federal District (DF) and from Cristalina (GO). A total of 32 samples were collected (22 samples in the Federal District and ten samples in Cristalina, GO). It was possible to detect root-knot nematodes in 22 samples and to identify the species in 19 samples. Analyses using the esterase phenotype, indicated the presence of the species M. javanica and M. incognita, which appeared either isolated or in a population mix. Meloidogyne javanica was the predominant species in the sampled areas. The cultivars with the highest yields were: „Brasília-CNPH‟, „Brasília-Horticeres‟, „BRS Planalto-CNPH‟, „BRS Planalto-Agrocinco‟, „Brasília-Agrocinco‟ and „Brasília-Tecnoseed‟. The cultivar „Brasília CNPH‟ displayed similar root yields in both crop seasons. It was observed statistical difference for the factor of increase/decrease of juveniles in soil (FA) between cultivars evaluated in the two crop seasons. The population „CNPH 1212554‟ was the one with the highest FA in the 2013 crop season and cv. Brasília-Tecnoseed in the 2015 crop season. The cultivars with the lowest number of nematodes per gram of root skin in the two crop seasons were: „Brasília-CNPH‟ and „Brasília-Agrocinco‟. As to the reaction of the carrot cultivars to the root-knot nematode, it was verified that for the variables: egg mass index (IMO), gall index (GI) and reproduction factor (FR): cultivars „Kuronan‟, „Brasília-Agrocinco‟ and „Brasília-CNPH‟ displayed a susceptible reaction to the attack of M. incognita, M. incognita + M. javanica and showed resistant reaction to M. enterolobii under greenhouse. Under field conditions, only cultivar „Nantes‟ showed susceptibility to M. incognita and to M. incognita + M. javanica, whereas „Brasília-Agrocinco‟ and „Brasília-CNPH‟ cultivars displayed a resistant reaction, according to IMO and GI values.

Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Instituto de Ciências Biológicas, Departamento de Fitopatologia, Programa de Pós-Graduação em Fitopatologia, 2017. Texto parcialmente liberado pelo autor. Conteúdo restrito: Capítulos , II e III. Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq). O arroz é um dos cereais mais produzidos no mundo, e o Brasil destaca-se no mercado orizícola como nono maior produtor e oitavo exportador mundial. Recentemente, um complexo de espécies do nematoide das galhas (NG), do gênero Meloidogyne, foi detectado nos estados de Santa Catarina e Rio Grande do Sul, causando danos às plantações de arroz irrigado. Dentre as espécies destacam-se M. graminicola, M. javanica e outras três espécies com perfil de esterase atípico. A correta identificação e caracterização dessas espécies de Meloidogyne são imprescindíveis para estudos futuros visando o manejo adequado em áreas de arroz irrigado. As espécies desse gênero relatadas no arroz são de difícil identificação, especialmente pelas semelhanças morfológicas. O uso de cultivares resistentes ainda é o método de controle mais eficiente para os nematoides das galhas e, infelizmente, as fontes de resistência na espécie Oryza sativa são muito restritas. Neste estudo, foi relatado pela primeira vez no Brasil a presença da espécie M. oryzae, no estado de Santa Catarina, parasitando o arroz irrigado. Estudos morfológicos mostraram características típicas da espécie como a morfologia do estilete de machos e fêmeas e o formato e comprimento da cauda do juvenil de segundo estádio e o perfil de esterase espécie-específico (O1, Rm: 1,2), caracterizado para a espécie. Também foram conduzidos estudos citogenéticos e moleculares que ajudaram a esclarecer a posição filogenética dessa espécie de reprodução partenogenética mitótica, diferindo completamente de M. graminicola, por exemplo, uma espécie com reprodução partenogenética meiótica facultativa. Foram apresentados dados sobre a variabilidade genética das populações de Meloidogyne encontradas em arroz, através dos marcadores neutros AFLP e RAPD. Meloidogyne graminicola apresentou uma alta percentagem de polimorfismo (75,2%) e M. oryzae apresentou uma menor variabilidade (12,9%), resultados esperados, considerando os modos de reprodução diferentes para as duas espécies. Nas análises filogenéticas, todas as espécies analisadas agruparam-se com 100% de bootstrap e M. salasi, uma importante espécie do arroz na Costa Rica e Venezuela, mostrou-se geneticamente distante das demais espécies. Fragmentos de RAPD-PCR específicos foram utilizados para a construção de primers SCAR espécie-específicos para as principais espécies do arroz detectadas nas Américas: M. graminicola, M. oryzae e M. salasi. A amplificação dos primers desenvolvidos produziram fragmentos específicos de 230 pb, 130 pb e 190 pb para M. graminicola, M. oryzae e M. salasi, respectivamente. A reação de cinco espécies selvagens de Oryza a uma mistura de populações de M. graminicola foram avaliados em casa de vegetação. Diferentes níveis de resistência foram encontrados nas espécies O. alta e O. grandiglumis. A espécie silvestre O. glumaepatula mostrou-se resistente ao NG. Essa espécie pertence ao complexo de genoma AA do arroz, o mesmo da espécie cultivada O. sativa, portanto, com o potencial de ser incorporada em programas de melhoramento genético. Rice is one of the most produced cereals, and Brazil is the ninth largest producer and the eighth exporter in the world. Recently, a complex of root-knot nematodes (RKN) (Genus: Meloidogyne) species was detected in the states of Santa Catarina and Rio Grande do Sul, causing damages to irrigated rice plantations. Among the species found, M. graminicola, M. javanica and three others unknown species were detected. The correct identification and characterization of these Meloidogyne species of rice are essential for future studies and their management. Meloidogyne spp. reported in rice are difficult to identify, especially due to the morphological similarities. The use of resistant cultivars is still the most efficient control measure for RKN nematodes, but unfortunately, the sources of resistance in Oryza sativa are still extremely restricted. In this study, M. oryzae was detected for the first time in Brazil, in the state of Santa Catarina, parasitizing irrigated rice. Morphological studies showed typical characteristics for the species. The species-specific esterase profile (O1, Rm: 1.2) was characterized for the species, and cytological and molecular studies helped to clarify the phylogenetic position of this mitotic parthenogenetic species, differing from M. graminicola, a species with facultative parthenogenetic reproduction. In adittion, the genetic variability of the populations of Meloidogyne populations found in rice was investigated with neutral markers AFLP and RAPD. Meloidogyne graminicola showed a high percentage of polymorphism (75.2%), while M. oryzae showed a lower variability (12.9%); these results were expected, considering the different modes of reproduction for both species. Phylogenetic analyzes showed that all species were grouped with 100% bootstrap, and M. salasi, an important rice nematode in Costa Rica and Venezuela, was genetically distant from the other species. Specific RAPD-PCR fragments were used for the design of species-specific SCAR primers for the main rice species detected in the American continent: M. graminicola, M. oryzae and M. salasi. PCR amplification with SCAR primers produced specific fragments of 230 bp, 130 bp and 190 bp for M. graminicola, M. oryzae and M. salasi, respectively. Finally, the reaction of five wild species of Oryza to a pool of M. graminicola populations was evaluated in greenhouse conditions. Different levels of resistance were found in the wild species O. alta and O. grandiglumis. The wild species O. glumaepatula was resistant to M. graminicola. This species belongs to the same complex of the domesticated species O. sativa (genome AA), therefore with the potential to be incorporated into breeding programs.

Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Instituto de Ciências Biológicas, Departamento de Fitopatologia, Programa de Pós-Graduação em Fitopatologia, 2016. Os nematoides-das-galhas são classificados no gênero Meloidogyne e estão amplamente distribuídos ao redor do mundo com mais de 100 espécies descritas e mais de 2000 espécies hospedeiras, representando ameaça à produção agrícola mundial. A identificação precisa e acurada das espécies é de extrema importância para o controle efetivo das doenças causadas por esses organismos. A taxonomia do gênero Meloidogyne no passado, geralmente era baseada em caracteres morfológicos e biométricos, e as vezes citológicos. No entanto, a variabilidade dos padrões perineais e dos caracteres morfológicos diagnósticos, variações na biometria e cromossomos muito pequenos, muitas vezes difíceis de se observar e de se contar, constituem até aos dias de hoje, limitações que tornam a identificação específica difícil, até para os taxonomistas mais experientes. Por isso, faz-se necessário a integração dos métodos clássicos de identificação com as técnicas mais modernas, como o uso dos marcadores enzimáticos e moleculares, que corroborem para uma identificação específica mais precisa. Neste trabalho, são apresentados os resultados dos estudos da diversidade genética de populações brasileiras de Meloidogyne spp. recentemente descritas, em comparação com espécies comumente encontradas no Brasil. É feita também, a sinonimização de M. brasiliensis com M. ethiopica, com base em estudos enzimáticos (perfil de esterase), marcadores SCAR espécie – específicos, sequênciamento das regiões ITS1-5.8S-ITS2 e fragmento D2-D3 do rRNA, e uma análise comparativa das descrições originais de ambas espécies. Além disso, é feito também, o primeiro relato de M. konaensis no Brasil e comparação com M. paranaensis. Das cinco espécies de Meloidogyne descritas no Brasil nas últimas duas décadas, tradadas como espécies brasileiras de Meloidogyne (M. petuniae, M. brasiliensis, M. pisi, M. phaseoli e M. polycephannulata), quatro delas foram descritas apenas com base em caracteres morfológicos e morfométricos. Essas espécies foram submetidas a análises adicionais com marcadores bioquímicos e moleculares. Análises de isoenzimas realizadas com essas espécies revelaram novos padrões de esterase para M. petuniae (Est Pe2 Rm: 0,95, 1,1) e M, pisi (Est Pi5 Rm: 0,85, 0,90, 1,0, 1,25, 1,30). M. brasiliensis, M. phaseoli e M. polycephannulata, apresentaram padrões de esterases idênticos aos padrões de espécies anteriormente descritas como, M. ethiopica (Est E3 Rm: 0,9, 1,05, 1,20), M. morocciensis (Est A3 Rm: 1,1, 1,2, 1,3) e M. incognita (Est I1 Rm: 1,05, 1.1), respectivamente. Marcadores SCAR espécie-específicos desenvolvidos para M. ethiopica, M. phaseoli e M. morocciensis, e, testados paras as espécies brasileiras cujos padrões de esterase tinham sido idênticos ao dessas espécies, resultou na amplificação de um único produto de 350 pb para populações de M. ethiopica e M. brasiliensis, 420 pb para populações de M. morocciensis e M. phaseoli, e 399 pb para M. incognita e M. polycephannulata, corroborando com os padrões de esterase. O estudo da variabilidade genética dentro desses grupos foi realizado com utilização de 30 primers RAPD e 11 AFLP, e os resultados revelaram níveis de polimorfismos médios entre as populações dessas espécies, sendo 40,7% de polimorfismo nas populações de M. ethiopica e M. brasiliensis, 43,6% em populações de M. morocciensis e M. phaseoli e 34.7% em populações de M. incognita e M. polycephannulata. No entanto, populações de M. ethiopica e M. brasiliensis, M. morocciensis e M. phaseoli, e M. incognita e M. polycephannulata se agruparam entre si em dendograma obtido a partir das análises desses marcadores com suporte de bootstrap de 77%, 100% e 100%, respectivamente. Meloidogyne brasiliensis foi sinonimizado com M. ethiopica, com base em estudos comparativos das descrições de ambas espécies e estudo da proximidade genética entre elas, baseados em análise com marcadores enzimáticos e SCAR espécie – específicos e sequênciamento das regiões ITS1-5.8S-ITS2 e D2-D3 (28S) do rRNA. Finalmente, M. konaensis, descrita pela primeira vez a partir de espécimes coletadas em solos provenientes de áreas cultivadas com café (Coffea arabica) na Ilha do Kona, Hawai, foi relatada pela primeira vez no Brasil em plantas de repolho, mamão, noni e canapum, no estado do Ceará. Estudos morfológicos mostraram características típicas de M. konaensis. O padrão de esterase K3 é finalmente caracterizado como espécie-específico para essa espécie, com três bandas principais de Rm: 1,0, 1,17, 1,27 e uma banda secundária Rm: 1,10. Alguns equívocos acerca da verdadeira identidade de M. konaensis são esclarecidos neste estudo, incluindo as suas diferenças com M. paranaensis. The root-knot-nematodes are classified in the genus Meloidogyne, and are widely distributed around the world with more than 100 described species and more than 2000 hosts, representing threat worldwide to agriculture. Accurate and precise species identification is very important for effective control of diseases caused by these organisms. The taxonomy of the genus Meloidogyne years ago, was generally based on morphological and biometric characters, and sometimes cytological. However, variability of the perineal patterns and diagnostic morphological characters, variations in biometrics and small chromosomes, often difficult to be observed and counted, are up to today, limitations that make it difficult or impossible to specific identification, even for experienced taxonomists. Therefore, the integration of classical methods of identification with modern techniques such as the use of enzymatic and molecular markers is necessary to a more accurate and reliable specific identification. In this work, we present the results of the study of genetic diversity of Brazilian populations of Meloidogyne spp. recently described, compared with previously identified species. Meloidogyne brasiliensis was synonymized with M. ethiopica. Moreover, Meloidogyne konaensis is reported here for the first time in Brazil. The five Meloidogyne species described in Brazil in the last two decades, treated as Brazilian species (M. petuniae, M. brasiliensis, M. pisi, M. phaseoli and, M. polycephannulata), four of which were described based only on morphological and morphometric characters. In this study, these species were subjected to further analysis with biochemical and molecular markers. Isoenzyme analysis performed with these species revealed new patterns of esterase for M. petuniae (Est Pe2 Rm: 0.95, 1.1) and M. pisi (Est Pi5 Rm: 0.85, 0.90, 1.0, 1.25, 1.3). Meloidogyne brasiliensis, M. phaseoli and M. polycephannulata showed esterase patterns very similar to the patterns of previously existing species as M. ethiopica (Est E3 Rm: 0.9, 1.05, 1.20), M. morocciensis (Est A3 Rm: 1.1, 1.2, 1.3) and M. incognita (Est I1 Rm: 1.05, 1.1), respectively. Species-specific SCAR markers developed to M. ethiopica, M. morocciensis and M. incognita and tested for these group of species, resulted in amplification of a single 350 bp product for M. ethiopica and M. brasiliensis populations, 420 bp for M. morocciensis and M. phaseoli populations, and 399 bp for M. incognita and M. polycephannulata populations, corroborating with the esterase patterns. The study of genetic variability within these groups was carried out using 30 RAPD primers and 11 AFLP, and the results showed relatively medium levels of polymorphism between populations of these species, 40.7% polymorphism within populations of M. ethiopica and M. brasiliensis, 43.6% in M. morocciensis and M. phaseoli populations and 34.7% in M. incognita and M. polycephannulata populations. However, populations of M. ethiopica and M. brasiliensis; M. morocciensis and M. phaseoli; M. incognita and M. polycephannulata clustered together in the same clade in dendrogram obtained from the analysis of these markers with 77%, 100% and 100% bootstrap support, respectively. Meloidogyne brasiliensis described and illustrated from specimens collected from tomato and pea plants based only on the morphology and morphometry, now is synonymized with M. ethiopica based on comparative studies of descriptions of both species and genetic study of the similarities between them, based on analysis of enzymatic markers, species – specific SCAR and sequencing of the ITS1-5.8S-ITS2 regions and D2-D3(28S) rRNA. Finally, M. konaensis, first described in soil cultivated with coffee plants in Kona Island, Hawaii, is now reported for the first time in Brazil, parasitizing plants of cabbage, papaya, noni and canapum in Ceará state. Morphological studies showed typical characteristics for the species M. konaensis. The esterase pattern K3 is unique and species-specific with three major bands (Rm: 1.0, 1.17, 1.27) and a secondary band (Rm 1.10). Confusion on the real identity of this species is clarified in this study, including the differentiation from M. paranaensis. Pathogenicity tests indicated that coffee is not a host of M. konaensis as previously reported in the original description of this species.

Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Instituto de Ciências Biológicas, Departamento de Fitopatologia, Programa de Pós-Graduação em Fitopatologia, 2015. Os nematoides são animais invertebrados pertencentes ao filo Nematoda. Vários índices e outros sistemas de mensurações ecológicas foram criados ou adaptados para explorar o potencial dos nematoides como bioindicadores de alterações ambientais e qualidade do solo. As comunidades de nematoides que habitam o solo são compostas por cinco grupos principais: parasitas de plantas, bacteriófagos, micófagos, predadores e onívoros, sendo que em solos cobertos por vegetação, geralmente os parasitas de plantas são os mais abundantes, com destaque para os membros da subordem Tylenchina, um dos grupos mais diversificados e de maior importância econômica em escala global. A taxonomia de nematoides se baseia principalmente em dados morfológicos e morfométricos. Como consequência do uso isolado destes caracteres, os sistemas de classificação dos nematoides têm sido efêmeros e não refletem com fidelidade as relações filogenéticas entre os táxons. A integração de caracteres morfológicos com dados moleculares, principalmente sequências dos genes do DNA ribossômico (rDNA), têm provocado profundas mudanças na interpretação da filogenia dos nematoides. O objetivo geral deste estudo foi contribuir para o incremento dos conhecimentos em biodiversidade de nematoides de solo, assim como aspectos taxonômicos de nematoides da subordem Tylenchina, pertencentes ao gêneroTylenchorhynchus e outros gêneros afins de várias regiões geográficas do mundo. Os objetivos específicos se basearam em proceder inventário da biodiversidade de nematoides em áreas naturais e cultivadas da Caatinga, na região do Vale do São Francisco, Petrolina-PE, como também em extinta área de mineração da empresa Vale S.A, convertida no “Centro de Pesquisas e Conservação da Biodiversidade do Quadrilátero Ferrífero” (CeBio), localizado no bioma Mata Atlântica; buscar indicadores na comunidade de nematoides que possam ser empregados na avaliação das condições ecológicas do solo nessas áreas; combinar indicadores de impactos ambientais resultantes das comunidades de nematoides com outros indicadores resultantes de propriedades físicas e químicas do solo, visando uma melhor compreensão dos fatores que afetam a qualidade do solo; e, por fim, proceder estudos filogenéticos comparativos levando em consideração aspectos morfológicos, morfométricos e moleculares de populações de nematoides do gênero Tylenchorhynchus e outros gêneros afins do Brasil e de outras regiões do mundo. Como resultados, nas áreas da Caatinga, a retirada da vegetação nativa e a implantação dos cultivos de fruteiras e forrageiras influenciou as comunidades de nematoides, suprimindo a presença de alguns nematoides e promovendo a introdução de outros nas áreas cultivadas. Os índices ecológicos mostraram-se eficientes na indicação de distúrbios no solo, assim como atributos do solo, tais como textura, acidez, matéria orgânica, micro e macro nutrientes, os quais desempenharam papéis essenciais na definição da estrutura da comunidade de nematoides do solo nos diferentes sistemas avaliados. Nas áreas do “CeBio”, foi demonstrado que a nematofauna respondeu às mudanças na cobertura vegetal do solo e às variações abióticas. O método multivariado de Análise de Componentes Principais mostrou-se eficiente no estudo das comunidades de nematoides. Os estudos filogenéticos comparativos levando em conta critérios morfológicos e moleculares advindos da avaliação de sequências do gene 28S do rDNA estabeleceu a importância do uso da identificação taxonômica integrativa na caracterização dos nematoides. Os dados obtidos neste estudo mostram uma tendência à monofilia da família Telotylenchidae, separando a subfamília Merliniinae da Telotylenchinae, portanto, indicando a necessidade de revisão do sistema vigente de classificação desta família, proposto por Siddiqi (2000). Nematodes are invertebrates belonging to the phylum Nematoda, one of the most abundant and diverse groups of animals on the planet. Due to the short life cycle and the different trophic habits, soil nematodes can reflect environmental changes, altering the structure and community composition. These are some of the features that qualify them as environmental biomarkers. Several indices and other ecological measurement systems were created or adapted to explore the potential of nematodes as bio-indicators of environmental changes and soil quality. The soil nematode communities are composed of five main trophic groups: plant parasites, bacterial feeders, fungal feeders, predators and omnivores. In plant covered soils, usually plant-parasitic nematodes are the most abundant, among them stand out members of the suborder Tylenchina. Tylenchina is one of the most diverse and economically important groups on a global scale, and nematological studies in Brazil indicate a wide variety of members of this suborder. Nematode taxonomy is based mainly on morphological and morphometric characters. As a result of isolated use of these characters, the systems of nematode classification have been ephemeral, and do not reflect faithfully the phylogenetic relationships among taxa. The integration of morphological characters with molecular data, especially sequences of genes of ribosomal DNA (rDNA), has caused profound changes in the interpretation of nematode phylogeny. Therfore, the overall objective of the study was to contribute to the knowledge on the biodiversity of soil nematodes in the Atlantic Forest and Caatinga biomes, and on the taxonomic aspects of nematodes of the suborder Tylenchina, with focus on Tylenchorhynchus and related genera, from Brazil and several world geographic regions. The specific objectives aim to conduct inventories of nematode biodiversity in an extinct mining area of Vale Mining Company, now converted to the Centre for Research and Biodiversity Conservation of the Iron Quadrangle (CeBio), as well as in natural and cultivated areas of Caatinga biome in the region of Vale do São Francisco, Petrolina-PE. Both benchmark sites were under different levels of human intervention; to look for indicators on the nematode community that can be used to assess the soil ecological conditions in these areas; to combine indicators of environmental impacts from the nematode communities with other indicators resulting from physical and chemical properties of the soil, to improve knowledge on the factors affecting soil quality; to conduct comparative phylogenetic studies taking into account morphological, morphometric and molecular approaches of nematode populations of Tylenchorhynchus and related genera. Results indicated that in the areas of Caatinga, replacing native vegetation by fruit trees and forage crops influencednematode communities, suppressing the presence of some nematodes and the introduction of other ones in cultivated area.The environmental indices were effective in indication of soil disturbancelevels, as well as soil characteristics, such as texture, acidity, soil organic matter, micro and macro nutrients, wich have played essential roles in defining structure of soil nematodes communities. In areas of CeBio it was demonstratedthatthe nematode assemblages respondedto changes in vegetation cover and soil abiotic factors. The multivariate method of Principal Component Analysis was an efficient tool in the study of nematode communities. The comparative phylogenetic studies taking into account morphological and molecular criteria, established the importance of using integrative taxonomic approach on the characterization of nematodes. The data indicate a tendency to monophyly of the family Telotylenchidae, separating the subfamily Merliniinae of Telotylenchinae, which indicates that the current system of classification proposed by Siddiqi (2000) needs to be revised.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Ciências Biológicas, Departamento de Fitopatologia, Programa de Pós-Graduação em Fitopatologia, 2015. A região oeste da Bahia, um importante polo de produção agrícola do país, tem sofrido perdas de produção nas culturas devido à ação de organismos fitopatogênicos, em especial nematoides fitoparasitas. A adoção de estratégias adequadas de controle de fitonematoides envolve o conhecimento prévio das espécies e suas populações existentes no solo. Com o objetivo de estudar as populações de fitonematoides presentes na região oeste da Bahia, foram coletadas 300 amostras de solo e raízes em cultivos de café, soja, algodão e áreas de reserva legal de cerrado, no período de janeiro a abril de 2014, em fazendas localizadas nos municípios de Barreiras, Luis Eduardo Magalhães, Formosa do Rio Preto, São Desidério, Riachão das Neves e Baianópolis. Nematoides fitoparasitas foram extraídos de amostras de solo e raízes e identificados com auxílio de microscópio óptico. Espécies de Meloidogyne foram identificadas pelo fenótipo da isoenzima esterase. Foram encontrados espécimes de 14 gêneros fitoparasitas, a saber: Pratylenchus, Helicotylenchus, Meloidogyne, Rotylenchulus, Heterodera, Hemicycliophora, Scutellonema, Hoplolaimus, Gracilacus, Criconemoides, Discocriconemella, Nothocriconemoides, Trichodorus e Paratrichodorus. Espécimes do gênero Helicotylenchus foram os mais frequentes nas amostras de solo (58,3%) seguido por Pratylenchus (52,3%). Das espécies de Meloidogyne, M. javanica prevaleceu em relação as demais. Juvenis de Heterodera somente foram identificados em seis fazendas nos municípios de Formosa do Rio Preto, São Desidério e Barreiras. Hemicycliophora spp. estiveram presentes em 69,3% das amostras coletadas em cultivos de café. The region western of Bahia, an a important agricultural center of Brazil, has suffered crop losses due to the action of pathogenic organisms in the plantations, mainly plant-parasitic nematodes. The adoption of appropriate strategies to control plant-parasitic nematodes, envolves prior knowledge on the species and its populations in the soil. In order to assess the populations of plant parasitic nematodes in western Bahia, 300 soil and roots samples were collected in coffee, soybean and cotton plantations as well as in surrounding native vegetation of cerrado, from January to April 2014, in farms located in the municipalities of Barreiras, Luis Eduardo Magalhães, Formosa do Rio Preto, São Desidério, Riachão das Neves and Baianópolis. Nematodes were extracted from the soil and root samples and identified under light microscope. Species of Meloidogyne were identified by esterase phenotypes. Specimens of genera of plant-parasitic nematodes were found, namely: Pratylenchus Helicotylenchus, Meloidogyne, Rotylenchulus, Heterodera, Hemicycliophora, Scutellonema, Hoplolaimus, Gracilacus, Criconemoides, Discocriconemella, Nothocriconemoides, Trichodorus and Paratrichodorus. Specimens of Helicotylenchus were the most frequent in the samples (58,3%) followed by Pratylenchus (52,3%). The species of Meloidogyne most commonly found was M. javanica. Juveniles of Heterodera were identified in only six farms in the municipalities of Formosa do Rio Preto, São Desidério and Barreiras. Hemicycliophora spp. was present in 69,3% of the samples collected in coffee plantations.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Departamento de Fitopatologia, 2011. As comunidades de nematoides de solo foram estudadas em cinco diferentes fitofisionomias (Cerrado sensu stricto, Campo cerrado, Campo limpo, Campo sujo e Mata de galeria) do bioma Cerrado presentes no Parque Nacional de Brasília, DF. A amostragem de solo foi realizada em parcelas (quadrantes de 50 x 50 m), com profundidade de 0 a 20 cm, no período de julho a setembro de 2010. Foi feita contagem do número total de nematoides de cada amostra e para confecção das lâminas permanentes foram usados 100 nematoides de cada amostra separados ao acaso e identificados a nível de gênero. Posteriormente foram feitos cálculos das medidas ecológicas e de distúrbios (Abundância total, relativa e absoluta; Riqueza de gêneros, Índice de Shannon-Weaver e Equitatividade de Shannon, Índice de Simpson e Equitatividade de Simpson; Estrutura trófica, Diversidade trófica, Padrão de decomposição, MI, mMi, MI 2-5 e PPI) e análises estatísticas pelo teste de Scott-Knott e analise multivariada de agrupamento com os dados de abundância da comunidade de nematoides. Foram identificados 55 gêneros de nematoides pertencentes a 29 famílias. A Mata de galeria foi a fitofisionomia que apresentou a maior abundância total, enquanto que o Campo sujo foi a que apresentou a menor abundância, entretanto, este apresentou o maior número de gêneros. Os nematoides que apresentaram maiores abundâncias foram Rotylenchus spp., Xiphinema spp., e Discocriconemella spp. Em todos os sistemas, os gêneros da superfamília Criconematoidea foram encontrados de forma bastante representativa. A riqueza de gêneros foi maior no Campo sujo e menor na Mata de galeria. Os sistemas Campo sujo e Cerrado sensu stricto foram os sistemas que obtiveram as maiores médias no cálculo de Índice de Shannon-Weaver. Essas tendências se repetiram nos cálculos da Equitatividade de Shannon, Índice e Equitatividade de Simpson. Os índices de distúrbios indicaram que os ambientes estudados apresentaram-se pouco perturbados. O grupo trófico mais representativo foi o dos nematoides parasitas de plantas, seguidos pelos bacteriófagos. O Cerrado sensu stricto foi o sistema que apresentou a maior abundância de nematoides parasitas plantas. Os nematoides bacteriófagos foram mais abundantes nos sistemas Campo cerrado, Campo sujo e Campo limpo. Os micófagos se apresentaram em maiores números no Campo sujo acompanhados dos predadores. A Mata de galeria também apresentou grande abundância de micófagos. Já os onívoros foram mais abundantes no Campo limpo. O maior valor do índice FF/BB foi observado na Mata de galeria, mas não houve diferença estatística significativa com relação aos demais sistemas. Já com relação ao índice (FF+BF)/PP, os maiores valores foram observados nos sistemas Campo sujo e Campo limpo, porém também não houve diferença estatística significativa. Na análise multivariada para o agrupamento dos dados de abundância, observou-se a formação de dois grupos, o primeiro composto dos seguintes sistemas Campo cerrado, Cerrado sensu stricto, Mata de galeria e Campo sujo, os quais mostraram grande similaridade entre si. Já o segundo grupo incluiu apenas o sistema Campo limpo, mostrando divergência deste com relação aos outros sistemas. Resultados obtidos neste estudo confirmam resultados de trabalhos anteriores. _______________________________________________________________________________ ABSTRACT Assemblages of soil nematodes were studied in five different physiognomies of biome Cerrado (Cerrado sensu stricto, Campo cerrado, Campo limpo, Campo sujo, and Gallery forest) in the National Park of Brasília. Soil sampling was conducted in plots (quadrates of 50 x 50 m) with soil cores in the depth of 0 to 20 cm, from July to September, 2010. Total numbers of nematodes were counted in each sample, and permanent slides were mounted with 100 nematodes randomly selected for from each sample identification to the genus level. Later, ecological measures and disturbance indices were calculated (Total, Absolute and Relative abundances, Genus richness, Shannon-Weaver and Simpson’s indices, and their respective evenness, Trophic structure, Trophic diversity and the Trophic pattern of decomposition, MI, mMi, MI 2-5 and PPI). Statistical analysis by the test Scott-Knott, and multivariate clustering analysis were performed with data of abundance of the nematode assemblages. Fifty-five genera of nematodes were identified, belonging to 29 families. Gallery forest was the system with the highest total abundance, while Campo sujo showed the lowest number of nematodes, however, with the greatest number of genera. The nematodes present in higher abundances were Rotylenchus spp., Xiphinema spp., and Discocriconemella spp. Genera of superfamily Criconematoidea were highly represented in all systems evaluated. Genus richness was highest in Campo sujo and lowest in Gallery forest. Campo sujo and Cerrado sensu stricto were the systems with higher averages for Shannon-Weaver index. This tendency was consistent with calculation of Sampson’s index, evenness of Shannon, and evenness of Simpson. According to the disturbance indices the areas sampled were under low levels of disturbance. Plant-parasitic nematodes was the most representative trophic group in all systems evaluated, followed by the bacterial feeders. Cerrado sensu stricto was the system with the greatest abundance of plant parasitic-nematodes. The bacterial feeder nematodes were more abundant in Campo cerrado, Campo sujo and Campo limpo. The fungal feeders, and predators were present in higher numbers in Campo sujo. Gallery forest also showed large abundance of fungal feeders. Finally, omnivores were more abundant in Campo limpo. The highest value for the ratio FF/BB was observed in the Gallery forest, although, no statistically significant difference was observed in relation to the other systems. The ratio (FF+BF)/PP was higher in Campo cerrado and Campo limpo, but there was no statistically significant difference. Multivariate analysis for clustering data on abundance, divided the phytophysiognomies in two groups, the first one grouping the systems Campo cerrado, Cerrado sensu stricto, Gallery forest and Campo sujo, which shared great similarity between each other. The second group included only Campo limpo, showing no similarity with respect the other systems. Results of this study confirm data obtained in previous works.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Ciências Biológicas, Departamento de Fitopatologia, 2011. A banana é a segunda fruta mais produzida no Brasil e corresponde a 15,7% de toda a fruta produzida no país, superado apenas pela laranja em 44,1%. É uma fruta de grande importância econômica e social no mundo inteiro e o Brasil é o quarto maior produtor mundial onde esta é cultivada do Norte ao Sul do país. Entre os principais fatores bióticos que afetam a produtividade da bananeira estão os fitonematoides, Radopholus similis, Meloidogyne incognita, M. javanica, M. arenaria, Helicotylenchus multicinctus, Rotylenchulus reniformis e Pratylenchus coffeae, sendo o nematoide cavernícola (Radopholus similis) considerado o mais nocivo. O parasitismo desses nematoides causa perdas diretas (danos na planta e redução da produtividade) e indiretas (aumento de gastos com insumos, mão de obra e fertilizantes). O manejo desses nematoides através da aplicação de nematicidas tem se tornado uma prática cada vez mais prejudicial não só ao ambiente e ao homem, como ineficaz e não proporciona ao longo do tempo uma erradicação completa desses organismos. A resistência genética é entre todas as medidas de controle a mais viável de controle dos nematoides. Vários genótipos de bananeira têm sido introduzidos e/ou desenvolvidos no Brasil pelo Programa de Melhoramento da Embrapa Mandioca e Fruticultura, em Cruz das Almas, Bahia. Avaliações em campo desses genótipos quanto à incidência e severidade das doenças fúngicas e bacterianas de importância para a cultura têm sido realizadas, entretanto, para os nematoides fitoparasitas tais informações são inexistentes, sobretudo sobre resistência a R. similis. Com base no exposto, este estudo teve por objetivos detectar e identificar a associação em campo, de fitonematoides com diferentes genótipos de Musa triploides (AAA e AAB) e tetraploides (AAAA e AAAB) melhorados e/ou recomendados, cultivados em cinco áreas experimentais do Programa de Melhoramento de Banana da Embrapa Mandioca e Fruticultura, localizadas nas regiões geográficas do Brasil: Norte (Acre), Nordeste (Pernambuco), Centro Oeste (Distrito Federal), Sudeste (São Paulo) e Sul (Santa Catarina) e; avaliar em casa de vegetação o comportamento de 22 genótipos triploides e tetraploides introduzidos e/ou melhorados pela Embrapa Mandioca e Fruticultura frente a R. similis. Para detecção e identificação de fitonematoides em associação com raízes e solo de bananeiras, foram amostrados solos e raízes de cerca de 25 genótipos de cada região, sendo as amostras de raízes divididas em duas partes de 250 g, sendo uma delas trituradas e inoculadas em tomateiros „Santa Cruz„, com o objetivo de multiplicar as espécies de Meloidogyne presentes nas mesmas com base nos perfis de esterase. A outra parte, assim como o solo, foram submetidos à extração. Os nematoides foram mortos e fixados, para posterior preparo de lâminas semipermanentes e identificação do gênero e espécies presentes nas amostras. Para avaliação do comportamento dos genótipos em casa de vegetação, mudas micropropagadas de 22 genótipos aclimatadas em casa de vegetação durante dois meses foram inoculadas com uma suspensão de 300 nematoides (juvenis e adultos)/planta, distribuídas em experimento inteiramente casualizado com 4 repetições. Sessenta dias após a inoculação, foram avaliadas quanto ao número de nematoides nas raízes e no solo, sendo determinado o fator de reprodução (FR=Pf/Pi). O genótipo que permitiu a maior multiplicação dos nematoides, foi considerado padrão de suscetibilidade. Com base na percentagem de redução do fator de reprodução em relação ao padrão de suscetibilidade, foi feita a classificação da reação de resistência. Também foi realizada uma análise prévia dos perfis proteicos de quatro genótipos contrastantes. Observou-se a predominância de Meloidogyne javanica e M. incognita na maioria dos genótipos de todas as áreas amostradas, seguidos de Helicotylenchus spp., Rotylenchulus reniformis, Radopholus similis, Scutellonema sp. e Criconemoides sp. Os resultados do ensaio de resistência destacaram as cultivares Enxerto 33, Thap Maeo, Calypso, Caipira, Tropical e Maçã como moderadamente resistentes, ao contrario das cultivares Preciosa, Maravilha e Prata Anã, classificadas como altamente suscetíveis. As demais cultivares comportaram-se como suscetíveis. Análise de proteína de raízes por SDS-PAGE mostraram diferenças entre o perfil proteico de cultivares moderadamente resistentes e suscetíveis. ______________________________________________________________________________ ABSTRACT Banana is the second fruit most produced in Brazil, accounting for 15.7% of all fruit produced in the country, surpassed only by orange with 44.1%. It is a fruit of great economic and social importance worldwide, and Brazil is the fourth largest world producer, where it is cultivated from North through South. Among major biotic factors affecting yield of banana, are the nematodes Radopholus similis, Meloidogyne incognita, M. javanica, M. arenaria, Helicotylenchus multicinctus, Rotylenchulus reniformis and Pratylenchus coffeae, and the burrowing nematode (R. similis) is considered the most damaging to banana. Parasitism of nematodes leads to direct (plant damage and decreased yield) and indirect losses (increased spending on supplies, labor and fertilizer). The management of these nematodes through the application of nematicides has become a practice increasingly harmful not only for the environment and man, as ineffective to provide over time a complete eradication of these organisms. Genetic resistance is among all measures the most feasible to control of plant-parasitic nematodes. Several genotypes of banana have been introduced and/or developed in Brazil by The Banana Breeding Program of Embrapa Mandioca e Fruticultura, in Cruz das Almas, Bahia. Evaluation under field conditions of these genotypes on the incidence and severity of fungal and bacterial infections of importance to the culture have been carried out, however, for plant-parasites nematodes, information are not available, especially on resistance to R. similis. Based on the foregoing, this study aimed to detect and identify field association of nematodes with different triploid (AAA and AAB) and tetraploid (AAAB and AAAA) genotypes of Musa, developed and/or recommended, for growing in five experimental areas of the Banana Breeding Program of Embrapa Mandioca e Fruticultura, located in five geographic regions of Brazil: Northern (State of Acre), Northeast (State of Pernambuco), Central west (Distrito Federal), Southeast (State of São Paulo) and South (State of Santa Catarina); and, to assess under greenhouse conditions resistance reaction of 22 triploid and tetraploid genotypes introduced and/or developed by Embrapa Mandioca e Fruticultura to R. similis. For detection of nematodes associated with banana roots and rhizosphere soils of approximately 25 genotypes had been sampled in each region, and the root samples divided into two parts of 250 g each, one of them was crushed and inoculated on tomato plants „Santa Cruz‟ in order to increase the number of specimens of Meloidogyne spp. present in the same genotype to be identified by using profiles of esterase. The second part of roots, and the soil sample were submitted to extraction of nematodes, and the nematodes were gently killed and fixed for subsequent preparation of semi-permanent slides for identification at genus and species levels, of all plant parasitic nematodes detected. To evaluate the resistance reaction of banana genotypes under greenhouse, plantlets of 22 genotypes acclimated in a greenhouse during two months were inoculated with a suspension of 300 nematodes (juveniles and adults) / plant, distributed in completely randomized design with four replications. Sixty days after inoculation, the plants were removed form soil, and the experiment evaluated on the number of nematodes in roots and soil, and determined the reproduction factor (RF = Pf / Pi), and based on the percentage reduction of the factor of reproduction in relation to the most susceptible genotype, the resistance reaction was ranked. Finally, there was a preliminary analysis of protein profiles of four contrasting genotypes. We observed a dominance of Meloidogyne javanica and M. incognita in most genotypes of all areas sampled, followed by Helicotylenchus spp., Rotylenchulus reniformis, Radopholus similis, Scutellonema sp. and Criconemoides sp. The results highlight cultivars Enxerto 33, Thap Maeo, Calypso, Caipira, and Tropical as moderately resistant to R. similis, unlike the cultivars Preciosa, Maravilha and Prata Anã, classified as highly susceptible. The other cultivars proved to be susceptible. Analysis of root proteins by SDS-PAGE showed differences between the protein profile of moderately resistant and susceptible cultivars.

Tese (doutorado)-Univesidade de Brasília, Instituto de Ciências Biológicas, Departamento de Fitopatologia, 2011. A cultura da bananeira tem grande importância econômica e social em todo o mundo. O Brasil é o quarto produtor mundial de banana, sendo esta cultivada de Norte a Sul do País e, praticamente toda produção é comercializada no mercado interno. Problemas fitossanitários de variadas etiologias reduzem a vida útil dos plantios e levam a perdas na produção e na qualidade dos frutos. Dentre os fitonematoides, Radopholus similis, Meloidogyne incognita, M. javanica, M. arenaria, Helicotylenchus multicinctus, Rotylenchulus reniformis e Pratylenchus coffeae são considerados os de maior importância para a bananicultura. O parasitismo dos nematoides além de levar a perdas diretas, pode acarretar perdas indiretas, como gastos com fertilizantes, outros insumos e mão de obra para evitar maiores perdas de produção. Também o uso de nematicidas pode acarretar em risco de intoxicação durante a aplicação e de contaminação do meio ambiente. Tendo em vista que o princípio da resistência de plantas a doenças constitui uma das medidas de controle mais compatíveis com a sustentabilidade agrícola, estabelecemos como objetivo deste projeto buscar uma forma de viabilizar o controle de nematoides por meio de resistência e tolerância varietal na cultura da banana, estudando a variabilidade do patógeno e do hospedeiro, além de iniciar o estudo da interação nematoide vs. Musa utilizando técnicas moleculares. O uso de métodos de multiplicação em massa de fitonematoides in vitro em condições axênicas permite intensificar os estudos de taxonomia, biologia, epidemiologia e controle desses patógenos. Portanto, devido a necessidade de multiplicação massal de R. similis para a produção de inóculo com a finalidade de atender aos experimentos, tentou-se otimizar o método de multiplicação do inóculo para o nematoide, já que há variação da eficiência entre diferentes métodos de multiplicação. Foram avaliadas duas metodologias de multiplicação in vitro para R. similis e Pratylenchus brachyurus em três períodos de avaliação (20, 40 e 60 dias). Ambas as metodologias utilizam cilindros de cenoura em frascos com tampas, sendo que em uma delas foi adicionado meio agar-água no interior dos frascos. O método com agar-água mostrou-se mais efetivo que o método sem agar-água, para ambas as espécies, com um aumento populacional em torno de 280 vezes para R. similis e 226 vezes para P. brachyurus, enquanto o outro método aumentou 5 e 2 vezes, respectivamente, após 60 dias. O grau de resistência de oito acessos de bananeiras a diferentes populações de R. similis foi verificado e a diferença de agressividade entre as populações do nematoide também foram avaliadas. Plantas dos acessos 4249-05, 4279-06, Yangambi Km5, 0323-03, 0337-02, 1304-06, Borneo e Grande Naine foram inoculadas com 400 nematoides por planta e mantidas em casa de vegetação por 60 dias. Cada acesso foi inoculado com três populações de R. similis provenientes de Pernambuco, Distrito Federal e Santa Catarina, separadamente, com 5 repetições. Os acessos 4249-05, Yangambi Km5, 0323-03 e 4279-06 apresentaram níveis diferentes de resistência ao nematoide cavernícola com base na percentagem de redução do fator de reprodução. A população de PE foi considerada a mais agressiva em relação às demais, enquanto que a do DF foi mais agressiva que a de SC. Foi avaliada também a reação de clones diploides e triploides de bananeira em relação aos nematoides R. similis (nematoide cavernícola) e M. incognita (nematoide das galhas), em condições de campo com base nas taxas de multiplicação de cada nematoide e no desenvolvimento das plantas. As plantas foram previamente inoculadas com 200 juvenis, machos e fêmeas de R. similis, ou 2500 ovos e juvenis de M. incognita em vasos distintos. Os acessos foram avaliados após 13 meses da inoculação, em condições de campo. Os acessos 1304-04, 4223-06, 1318-01, 1319-01, Tjau Lagada e N118 se mostraram tolerantes ao nematoide cavernícola e os acessos N118, Pipit e Birmanie tolerantes ao nematoide das galhas, sendo que estes acessos permitiram a multiplicação do nematoide e não tiveram o desenvolvimento afetado. Para o entendimento de componentes da resistência horizontal-vertical e da agressividade-virulência do patossistema Musa spp. vs. R. similis, foram utilizadas as populações de Santa Catarina (SC), Distrito Federal (DF) e Pernambuco (PE) do nematoide, além dos acessos 4249-05, Yangambi Km5, 0323-03, 4279-06, Grande Naine, 0337-02, Borneo e 1310-06. De cada população de R. similis foram inoculados 400 nematoides por planta em casa de vegetaçao. Os nematoides foram extraídos das raízes e do solo 60 dias após a inoculação. O fator de reprodução (FR) para cada acesso em relação a cada população de nematoide foi determinado. Na análise dos dados utilizou-se o modelo IV de Griffing (1956), no esquema de dialelo parcial, com quatro repetições. Os acessos com maior resistência horizontal foram 4249-05 e Yangambi Km5 e a população mais agressiva do patógeno foi a de Pernambuco. Marcadores moleculares SSR e RAPD foram utilizados para a análise molecular de 11 acessos de Musa contrastantes para os fenótipos de resistência aos nematoides R.similis, M. incognita, M. javanica e M. arenaria, visando identificar primers e selecionar marcadores moleculares promissores para futuros trabalhos de mapeamento genético da resistência, além de estudar a diversidade genética dos acessos. Os acessos Birmanie, Pisang Nangka, Borneo, Grande Naine, Yangambi Km5, 1304-06, 4279-06, 4223-06, 8694-15, 1304-04 e 4249-05 foram selecionados conforme a percentagem de redução do fator de reprodução de cada espécie de nematoide de acordo com Santos (2007) e Teixeira (2007). O DNA genômico dos onze acessos foi extraído, sendo utilizados 13 primers RAPD e 14 pares de primers microssatélites. Um total de 195 marcadores RAPD e 59 alelos microssatélites foram gerados. Do total de marcadores, 183 RAPD e 56 SSR foram polimórficos e, 44 e 17, respectivamente, mostraram-se promissores para trabalhos futuros de mapeamento genético para resistência a M. incognita, M. javanica, M. arenaria e R. similis. Entre todos os primers utilizados, 92 % para RAPD e 78 % para SSR geraram ao menos uma banda ou alelo promissor para estudos de mapeamento genético. Os primers decâmeros para RAPD OPE-09, OPG-12 e OPG-05 e, os pares de primers SSR AGMI25/AGMI26 e AGMI101/AGMI102 apresentaram o maior número de alelos promissores e se destacaram para futuros trabalhos de mapeamento genético. As distâncias genéticas entre os diferentes acessos baseadas nos marcadores RAPD variaram de 0,29 a 0,62 e, com base nos microssatélites variaram de 0,33 a 0,78. Os acessos Pisang Nangka e Grande Naine apresentaram a menor distância genética com base nos marcadores RAPD e os acessos Yangambi Km5 e 4223-06 com base nos marcadores SSR. Os acessos contrastantes para a resistência, 4279-06 e Borneo apresentaram, respectivamente distância genética de 0,48 e 0,60 e um total de 37 marcadores RAPD e 10 alelos SSR polimórficos e promissores para o mapeamento genético. Para os acessos contrastantes 4279-06 e 1304-04, as distâncias genéticas foram, respectivamente, de 0,47 e 0,46 e o total de bandas polimórficas promissoras para o mapeamento foi de 36 e 9 para os marcadores RAPD e microssatélites. Para analisar a expressão de genes análogos de resistência (RGAs) em acessos resistente (Yangambi Km5) e suscetível (Grande Naine) ao nematoide R. similis, na presença e ausência do patógeno em momentos diferentes após a inoculação, um bioensaio foi realizado com duração de 7 dias em casa de vegetação. As raízes foram coletadas em quatro períodos distintos, 0, 3, 5 e 7 dias após inoculação. Doze pares de primers desenhados a partir de sequências de RGAs da família NBS-LRR (sítio de ligação a nucleotídeos e região de repetição rica em leucina) foram utilizados para a análise de expressão diferencial via RT-PCR a partir do RNA extraído das raízes. Seis protocolos de extração de RNA foram testados. O protocolo do Concert Plant RNA Reagent foi selecionado, pois possibilitou a extração de RNA em quantidade e qualidade ideais. Os genes RGC5 e RGA14 não foram expressos em nenhum dos dois acessos. Os genes RGA10, Franc_MbPKW_RGA08L, Franc_MbPKW_RGA08O, se revelaram como constitutivos e expressos em todos os tempos para ambos os acessos. Outros genes que apresentaram uma expressão basal foram os RGA37, RGA41, RGC3 e RGC1, sendo que o primeiro foi expresso de forma constitutiva apenas para Yangambi Km5, os dois seguintes apenas para Grande Naine, e o últimos para ambos os acessos. O gene Franc_MbPKW_RGA08E teve um aumento na concentração a partir do tempo 3 para o acesso resistente, sendo que para a planta suscetível este gene só foi começar a ser expresso no tempo 7. O gene RGC2 foi expresso apenas no acesso resistente no tempo 5. O gene Franc_MbPKW_RGA08K foi expresso tardiamente em Grande Naine e para Yangambi Km5 foi constitutivo, mas deixou de ser expresso a partir do período de tempo 3. _________________________________________________________________________________ ABSTRACT Banana plantations have great economic and social importance worldwide. Brazil is the fourth largest producer of bananas, which is planted from North to South, and almost total fruit produced is sold domestically. Phytosanitary problems of varied etiologies reduce crop life span and lead to yield losses and poor fruit quality. Among the plant-parasitic nematodes, Radopholus similis, Meloidogyne incognita, M. javanica, M. arenaria, Helicotylenchus multicinctus, Pratylenchus coffeae and Rotylenchulus reniformis are considered the most important for banana production. Parasitism by nematodes also lead todirect and indirect losses, such as spending on fertilizers, and other inputs and labors to mitigate crop losses. Furthermore, the use of nematicides can carry risks of intoxication during application, and environmental contamination. Considering that the principle of plant resistance to diseases is one of the most consistent strategy with sustainable farming, the goal for this project is to achieve control of nematodes in banana through varietal resistance or tolerance. For that, we analyzed the variability of the pathogen and host, and studied the interaction Musa vs. nematode at molecular level. The use of mass multiplication methods of plant-parasitic nematodes in vitro allows to intensify studies on taxonomy, biology, epidemiology and control of these pathogens. Due to the need of mass production of nematodes for supplying inoculum for the experiments in this project, we optimized the method of multiplication of R. similis, since the efficiency of the methods of multiplication varies widely. Therefore, two methods for in vitro multiplication of R. similis and Pratylenchus brachyurus were evaluated in three time periods (20, 40 and 60 days). Both methods used carrot cylinders in closed lid jars. In one of them, it water-agar was added covering the bottom of the jars, whilst in the second method no water-agar was added. For both species the method with water-agar proved to be more the most efficient, with a population increase of 280 times for R. similis and 226 times for P. brachyurus, whilst by the other method, the nematode populations increased 5 and 2 times, respectively, after 60 days. ix The degree of resistance of eight accessions of banana to three different populations of R.similis has been verified, and the difference in aggressiveness between populations of the nematode has also been evaluated. Plants of accessions 4249-05, 4279-06, Yangambi Km5, 0323-03, 0337-02, 1304-06, Borneo and Grande Naine were inoculated with 400 nematodes per plant and maintained under greenhouse for 60 days. Each access was inoculated with three populations of R.similis from Pernambuco (PE), Federal District (DF) and Santa Catarina (SC), separately, with five replicates. Accessions 4249-05, Yangambi Km5, 0323-03 and 4279-06 expressed different levels of resistance to the burrowing nematode. The population from PE was considered the most aggressive. The population from DF was more aggressive whe compared to the one from SC. The reaction of clones of diploid and triploid bananas was evaluated to the burrowing nematode (R. similis), and to the root-knot nematode (Meloidogyne incognita), under field conditions, based on the multiplication rates of each nematode and plant development. Plants were inoculated with 200 juveniles, males and females of R.similis, or 2500 eggs and juveniles of M. incognita in pots, separately. The accessions were evaluated 13 months after inoculation under field conditions. Accessions 1304-04,4223-06, 1318-01, 1319-01, Tjau Lagada and N118 reacted as tolerant to the burrowing nematode, while N118, Birmanie, Pipit as tolerant to the root-knot nematode. To understand the components of horizontal-vertical resistance and of virulence-aggressiveness in the pathosystem Musa spp. vs. R. similis were used, three populations of R. similis, from Santa Catarina (SC), Federal Distrito (DF), Pernambuco (PE), and eight accessions of banana (4249-05, Yangambi KM5, 0323-03, 4279-06, Grande Naine, 0337-02, Borneo, and 1310-06). Each accession was inoculated with 400 nematodes per plant under greenhouse. The nematodes were extracted from roots and soil 60 days after inoculation. The reproduction factor (RF) for each accession and each nematode population was determined. The model IV of Griffing (1956) was adopted for analyzing the data, in partial diallel scheme with four replications. The accessions with higher horizontal resistance were 4249-05 and Yangambi Km5, and PE was the most aggressive population of the pathogen. Evidence of vertical and horizontal resistance were observed. RAPD and SSR markers were used for molecular characterization of 11 genotypes of Musa with contrasting phenotypes of resistance to the nematodes R. similis, M. incognita, M. javanica and M. arenaria, aiming to select primers and molecular markers for future work on genetic mapping of the resistance. In addition the genetic diversity of the banana genotypes was studied. These accessions were selected from a working x collection of 26 accessions of banana, based on the evaluation of the reproduction factor for each nematode species. Genomic DNA was extracted from the selected acessions, and used 13 RAPD primers and 14 pairs of microsatellite primers for obtaining molecular markers. A total of 195 RAPD markers and 59 microsatellite alleles were generated. Of the total markers, 183 RAPD and 56 SSR were polymorphic, and 44 and 17, respectively, have shown to be promising for future studies of genetic mapping for resistance to M. incognita, M. javanica, M. arenaria and R. similis. Among all primers used, 92% RAPD, and 78% SSR primers generated at least one band or allele promising for genetic mapping. Decamer primers for RAPD, OPE-09, OPG-12 and OPG-05 and the pairs of SSR primers AGMI25/AGMI26 and AGMI101/AGMI102 showed the highest number of alleles promising for future works of genetic mapping. The genetic distances between the different accessions based on RAPD markers ranged from 0.29 to 0.62 and, based on microsatellites ranged from 0.33 to 0.78. Accessions Grande Naine and Pisang Nangka showed the smallest genetic distance based on RAPD markers, and accessions Yangambi Km5 and 4223-06 the smallest distance based on SSR markers. For the contrasting accessions for resistance, Borneo and 4279-06 the genetic distances were respectively 0.48 and 60 and, with a total of 37 RAPD and 10 SSR polymorphic alleles promising for genetic mapping. For the contrasting accessions 4279-06 and 1304-04, genetic distances were, respectively, 0.47 and 0.46, and the total number of polymorphic bands promising for genetic mapping was 36 and 9 for the RAPD and microsatellites. To analyze the expression of RGAs in banana accenssions, resistant (Yangambi Km5) and susceptible (Grande Naine) to the nematode R. similis in the presence and absence of the pathogen, were used at different time periods after inoculation. A bioassay was conducted for 7 days in a greenhouse. Roots were collected in four distinct periods, 0, 3, 5 and 7 days after inoculation. Twelve pairs of primers designed from sequences of RGAs from the NBS-LRR family were used for analysis of differential expression by RT-PCR from RNA extracted from roots. Six RNA extraction protocols were tested. The protocol Concert™ Plant RNA Reagent was selected since it allowed the extraction of RNA in ideal quantity and quality. The genes RGC5 and RGA14 were not expressed in any of the two accessions. The genes RGA10, Franc_MbPKW_RGA08L, Franc_MbPKW_RGA08O, were revealed as constitutive and expressed in all times for both accessions. Other genes that showed a basal expression were RGA37, RGA41, RGC3 and RGC1. The first one was expressed constitutively only in Yangambi Km5, the next two only in Grande Naine, and the last one was expressed in both accessions. The gene xi Franc_MbPKW_RGA08E had an increased concentration starting from time 3 in the resistant accession, while in the susceptible one, this gene was only beginning to be expressed at time 7. The gene RGC2 was expressed only in the resistant accession, beginning at time 5. The gene Franc_MbPKW_RGA08K was expressed late in Grande Naine, and it proved to be constitutive in Yangambi Km5, but it stopped to be expressed at time 3.

Tese (doutorado)—Univesidade de Brasília, Instituto de Ciências Biológicas, Departamento de Fitopatologia, 2010. A cultura do milho é de grande importância econômica para o Brasil, principalmente por ser usada em rotação de cultura com a cultura da soja. Estudos têm sido feitos no sentido de buscar genótipos resistentes a várias doenças. O milho é suscetível a várias doenças, principalmente aquelas causadas por fungos. Entre os patógenos de solo estão os nematoides. As espécies mais danosas à cultura do milho são aquelas pertencentes ao gênero Pratylenchus. No Brasil, P. brachyurus e P. zeae, são os nematóides mais importantes à cultura do milho, aumentando em até duas vezes os custos de produção. Apesar de sua relevante importância, nematóides do gênero Meloidogyne spp. são os mais estudados. Portanto, há a necessidade de mais estudos sobre as espécies Pratylenchus zeae e P. brachyurus, as mais comumente associadas à cultura do milho. A caracterização destas espécies tem sido feita através da morfologia, sendo essa em alguns casos difícil e laboriosa. Por isto, a região ITS (Internal Transcribed Sequence) (ITS) do Ribosomal Desoxiribonucleic Acid (rDNA) tem sido bastante utilizada para a caracterização molecular ou para estudos filogenéticos e evolucionários de nematoides. Neste trabalho, foram caracterizadas por meio da Polymerase Chain Reaction-Restriction Fragment Polymorphism (PCR-RFP) populações de P. zeae, P. coffeae, P. jaehni, P. penetrans e P. brachyurus, oriundas de diferentes regiões geográficas do País. As análises foram conduzidas usando as enzimas de restrição DdeI, HindIII, HpaII e PstI. Os produtos amplificados por PCR revelaram fragmentos de DNA de 750 a 1200 pb. A técnica RFP mostrou a existência de variações interespecíficas, mas não revelaram variações intraespecíficas entre as populações estudadas de cada espécie. Outro objetivo deste estudo foi avaliar a reação de 18 linhagens e híbridos de milho aos nematoides P. brachyurus e P. zeae e avaliar a reprodução dessas duas espécies de nematoides, sob condições de telado. As plantas foram inoculadas individualmente com aproximadamente 800 nematoides. Sessenta e dois dias após a inoculação determinou-se a capacidade reprodutiva dos nematoides, estimando-se o fator de reprodução(FR=Pf/Pi, sendo Pf a população final e Pi a população inicial de nematóides). O FR mostrou que, das plantas inoculadas com P. brachyurus, apenas a linhagem 521550 foi considerada suscetível, enquanto que, para P. zeae, os acessos 531162, 262841-1-4-1, 521550 e BRS3025 foram suscetíveis. Quanto à reprodução dos nematoides, demonstrada pelo FR, notou-se que a multiplicação de P. zeae foi significativamente superior à apresentada por P. brachyurus. O uso de espécies cultivadas resistentes aos nematoides das lesões radiculares em sistemas de rotação de culturas previne danos futuros em espécies mais suscetíveis. Portanto, os híbridos de milho avaliados apresentam grande potencial para semeadura em áreas infestadas por P. brachyurus e P. zeae, pois permitem taxas restritas de multiplicação do nematoide. Os resultados mostraram que a maioria das linhagens avaliadas são materiais promissores a serem usados em programas de melhoramento, visando a obtenção de híbridos resistentes. Porém, mais estudos devem ser realizados para corroborar os resultados obtidos neste trabalho. _________________________________________________________________________________ ABSTRACT Maize is a crop of great economic importance for Brazil, mainly because it is used in crop rotation with soybeans. Studies have been carried out in search for resistant genotypes to various diseases. As in other crops, maize is susceptible to various diseases, especially those caused by fungi, such as stalk rot and ear rot. Seed borne pathogens and soil pathogens are worth mentioning because of their role in reducing germination and seedling emergence. Among these pathogens are soil nematodes. The species of nematode that more frequently attack maize crop are those belonging to the genus Pratylenchus. Pratylenchus brachyurus and P.zeae are the most damaging nematodes to maize, and the control of nematodes increases up to twice the cost of yield. However, in maize, most studies focus on root knot nematodes(Meloidogyne spp.). Therefore, there is a need for further studies on P. zeae and P. brachyurus, the most commonly species associated with maize. Characterization of these species is usually accomplished by the morphology, which is in some cases difficult and laborious. Therefore, the region ITS (Internal Transcribed Sequence) (ITS) of the Ribosomal Desoxiribonucleic Acid (rDNA) has been widely used for molecular characterization, or phylogenetic and evolutionary studies of nematodes. In this work, were characterized by Polymerase Chain Reaction-Restriction Fragment Polymorphism (PCR-RFP) distinct populations of Pratylenchus species most commonly found in Brazil, P. zeae, P. coffeae, P. Jaehni, P. penetrans and P. brachyurus from different geographical regions through the country. Analyses were conducted using the restriction enzymes DdeI, HindIII, PstI and HpaII. The PCR amplified products of ITS region revealed differences in size of molecular weight, ranging approximately from 750 to 1200 bp. RFP analysis showed the existence of interspecific variation, but did not reveal intraspecific variation among populations of each species. Another objective of this study was to evaluate the reaction of 18 breeding lines and hybrids of maize to the nematodes P. brachyurus and P. zeae, and to evaluate the reproduction of both nematode species under greenhouse conditions. Plants were individually inoculated with 800 nematodes. Sixty-two days after inoculation it was determined the reproductive ability of the nematodes, estimating the reproduction factor (RF = Pf / Pi, where Pf is the final population and Pi is the initial population of nematodes). According to FR, only breeding line 521550 was considered susceptible, while for P. zeae access 531162, 262841-1-4-1, 521550 and BRS3025 were susceptible. With respect to nematode reproduction, as demonstrated by FR, it was noted that the multiplication of P. zeae was significantly higher than that by P. brachyurus. The use of resistant species to the nematode in systems of crop rotation prevents injury and future damages on more susceptible species. Therefore, the hybrids evaluated represents potential for sowing in areas infested by P. brachyurus and P. zeae, because they allow restricted rates of nematode multiplication. Results showed that most of the lines evaluated constitute promising source of materials for use in breeding programs to obtain resistant hybrids. However, further studies should be performed to corroborate the results obtained in this work.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Ciências Biológicas, Departamento de Fitopatologia, 2008. O Brasil tem se destacado na produção de maracujá, entretanto, a produtividade média está abaixo do potencial da cultura. Um dos motivos da baixa produtividade são os problemas fitossanitários, inclusive aqueles causados por nematóides, que comprometem a produção e qualidade dos frutos. Mesmo sabendo da importância dos nematóides para essa cultura, não se sabe a real dimensão desses problemas por carência de informações de campo, como é o caso Distrito Federal em que o último levantamento de nematóides fitoparasitas em maracujazeiros ocorreu há uma década. Diante das dificuldades de controle de doenças nessa cultura, a exploração da grande diversidade genética de Passiflora em busca de resistência varietal é o que há de mais promissor na solução dos problemas fitossanitários do maracujazeiro. Em decorrência disso, objetivou-se neste trabalho avaliar a ocorrência e a distribuição de nematóides fitoparasitas em plantios comerciais de maracujazeiro e em áreas de vegetação nativa no Distrito Federal; caracterizar a variabilidade genética desses acessos comerciais com base em marcadores moleculares RAPD; avaliar a reação de acessos comerciais e silvestres de maracujazeiros a uma população do nematóide Meloidogyne incognita. Amostras de solo e de raízes foram coletadas em áreas plantadas com maracujazeiro e em áreas adjacentes de vegetação nativa de Cerrado, em cinco diferentes núcleos rurais do Distrito Federal (Gama, Lago Oeste, Brazlândia, Pipiripau e Paranoá), em 14 propriedades, no período de julho de 2007 a janeiro de 2008. Foram coletadas 20 amostras compostas em áreas plantadas com maracujazeiro e cinco em áreas de Cerrado nativo. Foram encontrados nove gêneros de nematóides fitoparasitas (Meloidogyne, Helicotylenchus, Rotylenchulus, Scutellonema, Pratylenchus, Paratylenchus, Hemicycliophora, Xiphinema e Criconemoides) e cinco de micófagos (Aphelenchus, Aphelenchoides, Tylenchus, Coslenchus e Ditylenchus) nas amostras coletadas em plantios comerciais de maracujazeiro e em Cerrado nativo. No presente trabalho, foram verificados altos níveis populacionais de nematóides fitoparasitas associados à cultura do maracujazeiro no DF, como Rotylenchulus reniformis e Meloidogyne spp. O número total de nematóides fitoparasitas por amostra foi consideravelmente maior em plantios de maracujazeiro, indicando que a monocultura favoreceu esses nematóides. Estima-se que algumas das espécies de nematóides encontradas possam estar envolvidas na redução do crescimento das plantas com conseqüente reflexo na queda da produção de maracujá. Para avaliar a variabilidade genética dos acessos comerciais de maracujazeiros, foram coletadas folhas de 24 acessos de maracujazeiro-azedo representando plantações comerciais de 14 propriedades do DF. Também foram analisados três híbridos de maracujazeiro-azedo, recentemente lançados pela Embrapa Cerrados (BRS Sol do Cerrado, BRS Ouro Vermelho e BRS Gigante Amarelo), dois acessos de maracujazeiro-doce, utilizados como outgroup e um acesso maracujazeiro-azedo obtido no comércio local. O DNA genômico foi extraído utilizando o método do CTAB, com modificações. Amostras de DNA de cada acesso foram amplificadas pela técnica de RAPD. Os marcadores RAPD gerados foram convertidos em uma matriz de dados binários, a partir da qual foram estimadas as distâncias genéticas entre os diferentes acessos. A análise de agrupamento realizada com base nas distâncias genéticas permitiu a separação dos dois acessos de maracujazeiro-doce (outgroup) e a formação de vários grupos de acessos, evidenciando a variabilidade genética entre os mesmos. O posicionamento gráfico do híbrido BRS Ouro Vermelho confirma a maior contribuição deste material para a variabilidade genética dos materiais comerciais de maracujazeiro-azedo. A dispersão dos demais acessos evidencia as diferentes origens genéticas dos materiais utilizados pelos produtores de maracujá do Distrito Federal. Para avaliar a resistência de acessos comerciais e silvestres de maracujazeiro a uma população de nematóide de galhas, nove materiais genéticos foram analisados, sendo três espécies silvestres (P. capsularis, P. setacea e P.nitida), dois acessos de maracujá doce (P.alata), três híbridos comerciais recentemente lançados pela Embrapa Cerrados e parceiros (BRS Sol do Cerrado, BRS Ouro vermelho e BRS Gigante Amarelo) e um acesso de maracujazeiro azedo obtido no comércio local. O inóculo de Meloidogyne incognita proveniente do município de Santos Dumont (MG) foi multiplicado em plantas de tomate cv. Santa Clara em casa-de-vegetação. Plantas de maracujazeiro foram inoculadas com M. incognita, utilizando-se aproximadamente 2.200 ovos/juvenis por planta. O delineamento foi o inteiramente casualizado com 10 repetições. Cada genótipo de maracujazeiro teve 10 plantas inoculadas e quatro não inoculadas que serviram de controle. As plantas foram mantidas em casa de vegetação sob temperatura de 18 a 29 ºC e umidade, de 30 a 90%. Aos 62 dias após a inoculação foram avaliados, o comprimento da parte aérea, o número de folhas, o diâmetro do caule, o peso fresco da parte aérea, o peso seco da parte aérea, o peso fresco da raiz, o número de galhas/planta, o número de massas de ovos/planta, o número de ovos/massa de ovos, o número total de nematóides no solo e nas raízes e o fator de reprodução. Todos os genótipos se comportaram como resistentes com base no fator de reprodução, embora existam diferenças entre os genótipos com base em outras características relacionadas à resistência. Com base nos marcadores moleculares RAPD e na resistência a M. incognita foi possível analisar e quantificar a variabilidade genética entre os acessos comerciais e silvestres. Este resultado subsidia futuros trabalhos de seleção de acessos comerciais e silvestres, com importantes genes relacionados à produtividade, adaptabilidade e resistência a doenças, valiosos para trabalhos de melhoramento genético. _______________________________________________________________________________ ABSTRACT Brazil is a world leader in passion fruit production, however, yield average is under potential levels of the fruit production. Phytossanitary constraints, including those cased by plant-parasitic nematodes are among the reasons for poor yield and fruit quality. Despite the importance of plant pathogens for passion fruit production, the exact dimension of crop losses is ignored due to lack of field information, as it occurs in the Brazilian Federal District (DF) where the last survey of plant-parasitic nematodes in soils planted with passion fruit occurred a decade ago. In front of the difficulties for disease control, the exploration of the wide genetic diversity among Passiflora spp. in search for plant disease resistance, seems to be the most promising approach for the control of passion fruit diseases. Therefore, the objectives of this work were: to evaluate the occurrence and distribution of plantparasitic nematodes in fields planted with passion fruit, and in soils of corresponding areas of native vegetation in DF; to characterize the genetic variability in commercial accessions of passion fruit planted in DF, on the basis of molecular markers, RAPD; to evaluate host reaction of nine genotypes of Passiflora spp. to a population of the root-knot nematode, Meloidogyne incognita. Soil and root samples had been collected in areas planted with passion fruit, and in areas of corresponding native cerrado vegetation, of five different agricultural regions of DF (Gama, Lago Oeste, Brazlândia, Pipiripau and Paranoá), in 14 farms, from July, 2007 through January, 2008. Twenty composed soil and root samples from the rhizosphere of passion fruit, and five composed soil samples in corresponding areas of native vegetation had been collected. Nine genera of plant-parasitic nematodes (Meloidogyne, Helicotylenchus, Rotylenchulus, Scutellonema, Pratylenchus, Paratylenchus, Hemicycliophora, Xiphinema and Criconemoides), and five of fungal feeder nematodes (Aphelenchus, Aphelenchoides, Tylenchus, Ditylenchus and Coslenchus) were found in both land use systems. High population levels of important plant-parasitic nematodes as Rotylenchulus reniformis and Meloidogyne spp. were associated with passion fruit root system. The total number of plant-parasitic nematodes per sample was considerably higher in passion fruit fields, indicating that monocropping favored these nematodes. Therefore, some of the nematode species recovered may be involved in the reduction of plant growth, and consequently with reflex on passion fruit yield. To evaluate genetic variability of commercial accessions of passion fruit, leaves of 24 accessions of sour passion fruit had been collected in commercial plantations of 14 farms in DF. In addition, three hybrids of sour passion fruit (BRS Sol do Cerrado, BRS Ouro Vermelho, and BRS Gigante Amarelo), recently released by Embrapa Cerrados and partners, one accession of sour passion fruit from the local market, and two accessions of sweet passion fruit (outgroup) had been analyzed. Genomic DNA had been extracted by CTAB method, with modifications. DNA samples of each accession had been amplified by RAPD technique. RAPD markers generated had been converted into a matrix of binary data, from which the genetic distances between the different accessions had been estimated. Clustering analyis based on the genetic distances allowed to separate the two sweet passion fruit accessions (outgroup), and to build-up various clusters of sour passion fruit accessions, supporting the wide range of genetic variabillity enclosed in these accessions. The graphical positioning of the hybrid BRS Ouro Vermelho confirms its major contribution for the genetic variability of the commercial accessions of sour passion fruit planted in the sampled areas. Dispersal of genetic distances among the commercial accessions of sour passion fruit supports the evidence that the materials planted by growers in DF came from different genetic orign. To evaluate resistance of commercial an wild accessions of passion fruit, nine genotypes of Passiflora spp. including three wild species (P. capsularis, P. setacea and P.nitida), two of sweet passion fruit (P. alata (J) and P. alata (N)), three hybrids of sour passion fruit (BRS Sol do Cerrado, BRS Ouro vermelho, and BRS Gigante amarelo), and a commercial accession from the local market were evaluated for host reaction to a population of Meloidogyne incognita. The inoculum from the municipality of Santos Dumont, MG. was multiplied in tomato plants cv. Santa Clara under green house. Plants of Passiflora spp. had been inoculated with 2,200 juveniles/eggs of per plant. A complete randomized design was applied. For each genotype 10 plantlets had been inoculated, and four other non-inoculated served as control. The plants had been kept under green house (temperature of 18 - 29 ºC, and humidity of 30 - 90%). Sixty-two days after inoculation the assay was evaluated for, shoot length, number of leaves, diameter of stem, fresh shoot weight, dry shoot weight, fresh root weight, number of galls per root system, number of egg masses per root system, number of egg per egg mass, number of nematodes in soil pot, number of nematodes per root system, and the nematode factor of reproduction. Based on RAPD markers, and resistance to M. incognita, it was possible to analyze and to quantify the genetic variability between accessions of wild and commercial passion fruit. Present results give support for further works to select genetic resources from commercial and wild background, with important genes related to fruit yield, adaptability and resistance the diseases, valuable for breeding programs.

Made available in DSpace on 2017-07-10T17:37:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Erica das Gracas Carvalho Nasu.pdf: 620647 bytes, checksum: 4225cd19a1f151776cb1c9ac1db4498f (MD5) Previous issue date: 2008-04-04 Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior The tomato crop is strongly affected by the root Knot nematode Meloidogyne incognita. This nematode species is widespread in the Western region of Paraná State, Brazil. The strategies currently adopted on the control of this nematode emphasize the search for alternative methods specially those that contributes to the environmental preservation. Manipueira is a waste liquid residue produced by the cassava industry and found in large amounts at Western Paraná. The aim of this work was to study the chemical composition of the manipueira produced in Western Paraná and its nematicide effect on M. incognita, parasite of tomato crop. The chemical analyses were performed with homemade manipueira and industrial manipueira. The industrial manipueira were collected from three cassava industries in the Western Paraná. The homemade manipueira were extracted from four cassava cultivars. The chemical analysis showed presence of nutrients such as N, P, K, Ca, Mg, Fe and Mn in different concentrations from samples of different sources. The pH of the samples ranged from 6.0 to 6.6, DBO from 1.600 to 1.986 mg L-1 and free cyanide (CN-) from 25 to 40 ppm. The nematicide effect of manipueira on M. incognita was tested in vitro, in pots and in the field. in vitro tests followed the completely randomized statistical design with 12 replications. The treatments were manipueira 100%, and manipueira diluted in water at 75%, 50%, 25%, 15%, 10%, 8%, 6%, 4% and 2%, besides water as the negative control and the nematicide Carbofuran 50 mg L-1 as the positive control. Each replication was composed of one eppendorf containing 1 ml of each solution and 500 second stase juvenile stages (J2). After 24 hours, the living and dead nematodes were counted and inoculated on tomato plants cv. Santa Cruz Kada. In total, it was inoculated 1.500 J2/pot in four replications per treatment. The evaluation 45 days after inoculation was based on the number of galls formed per tomato. The in vitro tests showed that the manipueira treatments until 10% dilution had 100% mortality, being statistically different from the other solutions. The nematicide had a better performance than the negative water control. The essay developed in pots was carried out with the treatments manipueira 10%, 25%, 50%, water control and Carbofuran 2 g per pot. The experimental design was completely randomized with 4 replications. Tomato plants were inoculated with 5.000 J2 and rested for 60 days before starting the treatments. After adding the solutions into the pots the tomato plants were cut at the soil level, being replaced by new ones. Variables such as plant height, dry mass, root length, number of galls and eggs per root and the reproduction factor (RF) were analyzed. The results showed that the manipueira treatments had a better performance than the others considering the most of features studied. The best treatments from the pot test were manipueira 10 and 25%. However, manipueira 50% was superior to the others as a nutritional source. The field experiment with tomato plants cv. Santa Cruz Kada,was performed from May to August 2007 in an area infested with M. incognita. The experimental design was completely randomized containing 4 treatments and 4 replications. The assessed variables were plant height, dry and fresh shoot weight, number of galls and eggs per root and fruit yield (g). The best treatments against M. incognita, in the field experiment, were manipueira 10 and 25%. The treatment manipueira 50% was also the most effective in field conditions as a nutritional source. In terms of crop yield, no statistical difference was detected among the manipueira treatments, which were statistically different from the water control and the nematicide. The results suggest that manipueira at 10 or 25% should be alternated with manipueira 50% in order to maximize its effect on M. incognita A cultura do tomateiro é fortemente afetada por Meloidogyne incognita. As dificuldades de controle deste nematóide enfatizam a necessidade de obtenção de métodos alternativos de controle, os quais contribuam para a preservação do meio ambiente. Manipueira é um resíduo líquido gerado pela indústria da mandioca e encontrada em grande quantidade no Oeste do Paraná. Objetivou-se com o presente trabalho estudar a composição química da manipueira produzida na região Oeste do Paraná, bem como o seu efeito nematicida sobre M. incognita, parasita do tomateiro nesta região. As análises químicas foram realizadas com manipueira caseira e industrial. As amostras de manipueira industrial foram coletadas em três fecularias do Oeste Paranaense e as de manipueira caseira foram extraídas de quatro cultivares de mandioca brava. As análises químicas revelaram teores variados de macro e micronutrientes como N, P, K, Ca, Mg, Fe e Mn nas amostras analisadas. O pH das amostras variou de 6,0 a 6,6, a DBO de 1.600 a 1.986 mg L-1 e o teor de CN- de 25 a 40 mg L-1. A ação nematicida da manipueira sobre M. incognita foi testada em ensaios in vitro, em vasos em casa de vegetação e a campo. Ensaios in vitro seguiram o delineamento inteiramente casualizado com 12 repetições. Os tratamentos foram manipueira industrial 100%, e diluições em água a 75%, 50%, 25%, 15%, 10%, 8%, 6%, 4% e 2%, além da testemunha com água e o nematicida Carbofuran a 50 mg L-1. Cada repetição foi constituída por um tubo eppendorf contendo 1 ml das respectivas soluções e 500 formas infestantes J2 de M. incognita raça 3. Após 24 h da montagem do experimento, procedeu-se à contagem de nematóides vivos e mortos e a inoculação em vasos contendo duas plantas de tomate Santa Cruz Kada para os tratamentos até 25% de diluição. Foram inoculados 1.500 J2/vaso em quatro repetições. As avaliações em vaso ocorreram 45 dias após a inoculação, tendo-se contado o número total de galhas por sistema radicular de tomateiro. Os resultados demonstraram que os tratamentos com manipueira até 10% de diluição foram superiores aos demais, não diferindo estatisticamente ente si e apresentando 100% de mortalidade in vitro. A suspensão nematicida mostrou-se superior à testemunha com água. Os ensaios em vasos, contendo plantas de tomate Sta Cruz Kada, previamente inoculadas com M. incognita, foram realizados com os tratamentos manipueira a 10%, 25% e 50%, além da testemunha com água e o nematicida Carbofuran 2 g por vaso. O delineamento experimental utilizado foi inteiramente casualisado com 4 repetições. Foram analisadas variáveis como altura de plantas, massa seca da parte aérea, comprimento de raízes, número de galhas e de ovos por raiz e o fator de reprodução (FR) em vasos. Os resultados mostraram que os tratamentos com manipueira foram superiores aos demais para a maioria das variáveis avaliadas. Os melhores tratamentos em vaso para o controle de M. incognita foram manipueira a 10 e 25%. No entanto, manipueira a 50% foi superior aos demais como fonte nutricional. O ensaio a campo foi realizado no período de maio a agosto de 2007 em área infestada com M. incognita e cultivada com tomateiro cv. Sta Cruz Kada. O delineamento experimental utilizado foi o inteiramente casualizado com 4 tratamentos e 4 repetições. As variáveis avaliadas a campo foram altura de plantas, massa fresca e seca da parte aérea, número galhas e ovos por raiz e peso de frutos (g). Os melhores tratamentos a campo no controle de M. incognita foram manipueira a 10 e 25%. O tratamento manipueira 50% foi o mais relevante como fonte nutricional. Em termos de produtividade a campo, não houve diferença estatística entre os tratamentos com manipueira, mas sim dos mesmos em relação à testemunha com água. Os resultados sugerem que em futuros ensaios sejam intercaladas aplicações de manipueira a 10 ou 25% com manipueira mais concentrada a 50%, com o objetivo de maximizar o efeito da mesma no controle de M. incognita em tomateiro

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Ciências Biológicas, Departamento de Fitopatologia, 2007. A bananeira é uma ótima hospedeira de vários nematóides importantes, sendo os principais, Radopholus similis e Helicotylenchus multicinctus. Um método eficiente, de baixo custo para o produtor e que tem mostrado grande potencial para o controle de fitonematóides é a resistência genética. Uma etapa importante do melhoramento genético é a avaliação da variabilidade genética da planta hospedeira. Neste trabalho objetivou-se avaliar e caracterizar 26 genótipos de bananeira com relação à resistência ao nematóide cavernícola, Radopholus similis e, caracterizar sete genótipos contrastantes para os fenótipos de resistência e suscetibilidade a R. similis utilizando marcadores moleculares RAPD. As plantas (uma por vaso) foram inoculadas, em de casa de vegetação, com uma suspensão contendo 100 juvenis, machos e fêmeas do nematóide. O delineamento experimental foi inteiramente casualizado com quatro repetições e os genótipos foram avaliados 120 dias após a inoculação. Foram avaliados número de nematóides por grama de raiz, em todo o sistema radicular, no solo e o número total de nematóides. Além destes, o fator de reprodução (FR = população final/população inicial) e seu índice de redução foram calculados para determinação da reação dos genótipos a R. similis. De acordo com essa variável, observou-se que os genótipos Borneo, Grande Naine e 1304-06 se comportaram como suscetíveis e os genótipos 4249-05, 0337-02, 0323-03 e 4279-06, como resistentes a R. similis. Amostras de DNA genômico de cada um destes materiais foram extraídas e amplificadas via PCR utilizando 36 primers decâmeros para a obtenção de marcadores RAPD. Um total de 521 marcadores foram obtidos e convertidos em uma matriz de dados binários, a partir da qual foram estimadas distâncias genéticas entre os genótipos. Análises de agrupamento e dispersão gráfica dos genótipos foram realizadas. Dos 521 marcadores obtidos, 420 (81%) foram polimórficos e 140 (27%) mostraram-se promissores para trabalhos de mapeamento genético da resistência a R. similis, uma vez que estiveram presentes em acessos avaliados como resistentes e ausentes em todos os suscetíveis. As distâncias genéticas entre os genótipos variaram entre 0,106 e 0,455. A maior distância genética (0,455) foi observada entre a cultivar Borneo e o genótipo 4279-06 que se apresentaram como genótipos altamente suscetível e resistente, respectivamente. Os acessos mais contrastantes para a resistência (Borneo e 4249-05) apresentaram uma distância de 0,374 e um total de 114 bandas polimórficas e úteis para o mapeamento genético. Os ¿primers¿ OPE-15, OPH-17 e OPG-09 foram os que apresentaram maior número de bandas promissoras para mapeamento (12, 8 e 8, respectivamente), destacando-se dentre os demais. ________________________________________________________________________________ Abstract Banana is a suitable host to various important nematodes. Radopholus similis and Helicotylenchus multicinctus are considered the most destructive ones to banana root system. Genetic resistance is a potentially efficient and low cost method of nematode control on bananas. For a breeding program, an important step is the evaluation of genetic variability of the host. This work had as objectives: to evaluate and to characterize 26 banana genotypes in relation to resistance and susceptibility to the burrowing nematode Radopholus similis, and to characterize seven banana contrasting genotypes for the phenotypes of resistance and susceptibility to R. similis with molecular markers of RAPD. Plant materials were obtained from a working collection of bananas maintained by Embrapa Mandioca e Fruticultura Tropical. The plants (one per pot) were inoculated with a nematode suspension containing 100 juveniles, males and females. The experiment followed a completely randomized design with four replicates. The genotypes were evaluated 120 days after inoculation. Nematodes per gram of root, numbers of nematodes per root system, numbers of soil nematodes and total number o nematodes were also evaluated. Moreover, the reproduction factor (FR = final population / initial population) and its reduction index were calculated to determine the reaction of the genotypes to R. similis. According to this variable, the genotypes Borneo, Grand Naine and 1304-06 behaved as susceptible and the genotypes 4249-05, 0337-02, 0323-03 and 4279-06, as resistant to R. similis. Genomic DNA was extracted form each of these genotypes, and tested with 36 decameric primers to obtain RAPD markers. A total of 521 markers were converted into a binary data matrix, from which the genetic distances between genotypes were estimated, and further evaluated by cluster and graphic dispersion analyses. Among 521 resultant markers, 420 (81%) were polymorphic, and 140 (27%) were considered promising markers to be used in studies for genetic mapping of resistance to R. similis in banana genotypes, for they were present on the genotypes evaluated as resistant and absent in all the susceptible ones. The genetic distances between genotypes were in the range of 0.106 to 0.455. The largest genetic distance was observed between cv. Borneo and ‘4279-06’, respectively, a xii highly susceptible and a resistant genotype to R. similis. The highest contrast, as resistance is concerned, occurred between ‘Borneo’ and ‘4249-05’, comprising a genetic distance of 0.374 and a total of 114 polymorphic bands with potential for genetic mapping of the resistance. The primers OPE-15, OPH-17 and OPG-09 were the ones allowing more promising bands for genetic mapping of resistance to the nematode (12.8 and 8, respectively).