Biotecnologia do café

Estágio atual das pesquisas no IAC

Oliveiro Guerreiro Filho oliveiro@iac.sp.gov.br

Solução de problemas por meio de uso de ferramentas biotecnológicas

Ferramentas biotecnológicas disponíveis

Linhas de pesquisa em desenvolvimento

Pré-melhoramento

Diversidade genética em espécies de Coffea

Diversidade genética em café arábica

Linhas de pesquisa em desenvolvimento

Pós-melhoramento

Fingerprinting / Impressão digital

Caracterização molecular de cafeeiros e cultivares

Certificação de pureza / Rastreabilidade

Mistura de grãos : Bourbon, Catuaí, Icatu, mistura / amostras cegas

Linhas de pesquisa em desenvolvimento

Melhoramento Genético

#1 Métodos clássicos de seleção Hibridação e seleção Problemas a serem resolvidos / Ciclo longo Bicho-mineiro Ferrugem Nematoides Arquitetura Cafeína Óleo Cafés especiais

Resistência da cultivar IAC 125 RN às raças 1 e 2 de Meloidogyne exigua .

Nematoide Cultivar IG NO/g raiz FR Classificação

M. exigua raça 11

Catuaí Vermelho IAC 144 4,6 2649,5 1,12 Suscetível

IAC 125 RN 0,5 51,5 0,02 Resistente

M.exigua raça 2*

Catuaí Vermelho IAC 144 4,1 2585,3 2,10 Suscetível

IAC 125 RN 0,0 16,4 0,01 Resistente

IG = Índice de galhas. Plantas com IG2 são consideradas resistentes segundoTaylor e Sasser (1978).

NO/g raiz = Número médio de ovos por grama de raiz avaliado em quatro plantas com IG 2.

FR = Fator de reprodução calculado a partir da razão entre a população final e a população inicial de 5 mil

ovos e juvenis J2 inoculada por vaso de 300 mL.

#1 Métodos clássicos de seleção Resistência múltipla Ferrugem e nematoides

#2 Clonagem por embriogênese somática Estratégia Seleção Cafeeiros de alto valor agronômico Gerações iniciais do programa Maior eficiência no processo Clonagem Validação Recomendação

#2 Clonagem por embriogênese somática

Objetivos / Eficiência Ferrugem Bicho-mineiro Nematoides

#2 Clonagem por embriogênese somática Objetivos - Qualidade Cafeína Óleo Características especiais 1,1 0,07% 14 21% sensoriais químicas físicas

9 10 11 12 13 14 15 16 17 18

Teor de óleo (%)

0

10

20

30

40

50

Sem

ente

s (

no)

#2 Clonagem por embriogênese somática Características químicas e sensoriais Café naturalmente sem cafeína IAC 045125

#3 Marcadores para seleção assistida SSR

Cultivares resistentes ao bicho-mineiro

#3 Marcadores moleculares para seleção assistida SNP

Ausência de cafeína nos grãos

Acessos de C. arabica com teores mínimos de cafeína (Silvarolla et al., 2004)‏ ◦ caracterização molecular

◦ identificação de marcadores para seleção assistida

#3 Marcadores moleculares para seleção assistida SNP

Ausência de cafeína nos grãos

Quantificação da expressão de CS em frutos de café

#3 Marcadores moleculares para seleção assistida Ausência de cafeína nos grãos Marcadores SNP para seleção-assistida

Eficiência superior a 90%

#4 Expressão gênica diferencial em larga escala Identificar bases da resistência a agentes

bióticos diversos – Marcadores moleculares Bicho-mineiro / Microarranjos – 20 mil genes

#4 Expressão gênica diferencial em larga escala Identificar bases da resistência a agentes

bióticos diversos Bicho-mineiro / Microarranjos – 20 mil genes não infestadas eclosão oviposição

#4 Expressão gênica diferencial em larga escala Identificar bases transcricionais da resistência

à agentes bióticos diversos Bicho-mineiro / Microarranjos – 20 mil genes

#5 Genes relacionados ao transporte de nutrientes

Estado nutriconal influencia a reação das plantas Identificação das bases moleculares do processo Bicho-mineiro / Cercospora / Pseudomonas / Ferrugem

Redes metabólicas associadas a processos de defesa

que possam auxiliar ao controle efetivo no campo

Quantificação relativa de transcritos de genes-alvo relacionados com o transporte de potássio em mudas

Linhas de pesquisa em desenvolvimento

Pós-colheita e qualidade

#6. Expressão de genes ligados às fases fenológicas É possível definir início e fim de uma fase fenológica? Genes expressos especificamente em frutos

Variação: fases fenológicas, cultivares, colheitas Desenvolvimento dos

frutos crescimento maturação amadurecimento

Influência ambiental

Fases fenológicas

ov

ch ex

v

vc c en

SET/OUT/NOV/DEZ JAN/FEV/MAR ABR/MAI/JUN

Genes marcadores

PAL, CHS, manB CS, AAT, ACS, ACO, ETR, ICL água, luz,

temperatura

csp1, GLA, ER5

PAL temperatura

e água

Padrão de expressão dos

genes marcadores

PAL +/- +/- ++ - +/- + - CHS + + + - + + - manB + + + - + + + csp1 - - - + + + + GLA - - - ++ + + + ER5 - - - + + + + CS +/- +/- + + - - - AAT - - - - + + + ACS +/- +/- +/- +/- ++ + + ACO +/- +/- +/- +/- ++ ++ + ETR +/- +/- +/- +/- ++ ++ ++ ICL - - - + ++ ++ ++

#7. Expressão de genes ligados à qualidade de sementes Porquê as sementes perdem rapidamente a viabilidade? Análise da expressão de genes ligados à qualidade das sementes : viabilidade e vigor de sementes.

COLHEITA

DESMUCILADO

DESPOLPADO NATURAL

1 DESCASCADO

Armazenar úmido

4

3

2

Rápida Lenta

Rápida Lenta

Rápida Lenta

5 6 10 9

8 7

1- Coletar, descascar manualmente e armazenar úmido sem pergaminho

2- Coletar antes da secagem

3- Coletar antes da secagem

4- Coletar antes da secagem

5- Coletar após a secagem

6- Coletar após a secagem

7- Coletar após a secagem

8- Coletar após a secagem

9- Coletar após a secagem

10- Coletar após a secagem

0, 4, 8, 12 0, 4, 8, 12 0, 4, 8, 12

0, 4, 8, 12 0, 4, 8, 12 0, 4, 8, 12

#7. Expressão de genes ligados à qualidade de sementes