Este documento resume as principais linhas de pesquisa em biotecnologia do café no IAC. As pesquisas incluem 1) pré-melhoramento usando ferramentas biotecnológicas para estudar a diversidade genética, 2) pós-melhoramento usando clonagem e marcadores moleculares para selecionar cultivares resistentes a pragas e de alta qualidade, e 3) estudos da expressão gênica para entender mecanismos de defesa e qualidade de grãos e sementes.

1. Biotecnologia do café
Estágio atual das pesquisas no IAC
Oliveiro Guerreiro Filho
oliveiro@iac.sp.gov.br

2. Solução de problemas por meio de uso de ferramentas
biotecnológicas

3. Ferramentas biotecnológicas disponíveis

4. Linhas de pesquisa em desenvolvimento
Pré-melhoramento

5. Diversidade genética em espécies de Coffea

6. Diversidade genética em café arábica

7. Linhas de pesquisa em desenvolvimento
Pós-melhoramento

8. Fingerprinting / Impressão digital
Caracterização molecular de cafeeiros e cultivares

9. Certificação de pureza / Rastreabilidade
Mistura de grãos : Bourbon, Catuaí, Icatu, mistura / amostras cegas

10. Linhas de pesquisa em desenvolvimento
Melhoramento Genético

11. #1 Métodos clássicos de seleção
Hibridação e seleção
Problemas a serem resolvidos / Ciclo longo
Bicho-mineiro
Ferrugem
Nematoides
Arquitetura
Cafeína
Óleo
Cafés especiais

12. #1 Métodos clássicos de seleção
Resistência múltipla
Ferrugem e nematoides
Resistência da cultivar IAC 125 RN às raças 1 e 2 de Meloidogyne exigua .
Nematoide Cultivar IG NO/g raiz FR Classificação
Catuaí Vermelho IAC 144 4,6 2649,5 1,12 Suscetível
M. exigua raça 11
IAC 125 RN 0,5 51,5 0,02 Resistente
Catuaí Vermelho IAC 144 4,1 2585,3 2,10 Suscetível
M.exigua raça 2*
IAC 125 RN 0,0 16,4 0,01 Resistente
IG = Índice de galhas. Plantas com IG2 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.

13. #2 Clonagem por embriogênese somática
Estratégia
Seleção Cafeeiros de alto valor agronômico
Gerações iniciais do programa
Maior eficiência no processo
Clonagem
Validação
Recomendação

14. #2 Clonagem por embriogênese somática
Objetivos / Eficiência
Ferrugem Bicho-mineiro Nematoides

15. #2 Clonagem por embriogênese somática
Objetivos - Qualidade
50
40
30
)
o
Sementes ( n
20
10
0
9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
Teor de óleo (%)
Cafeína Óleo Características especiais
1,1 0,07% 14 21% sensoriais químicas físicas

16. #2 Clonagem por embriogênese somática
Características químicas e sensoriais
Café naturalmente sem cafeína
IAC 045125

17. #3 Marcadores para seleção assistida
SSR
Cultivares resistentes ao bicho-mineiro

18. #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

19. #3 Marcadores moleculares para seleção assistida
SNP
Ausência de cafeína nos grãos
Quantificação da expressão de CS em frutos de café

20. #3 Marcadores moleculares para seleção assistida
Ausência de cafeína nos grãos
Marcadores SNP para seleção-assistida
Eficiência superior a 90%

21. #4 Expressão gênica diferencial em larga escala
Identificar bases da resistência a agentes
bióticos diversos – Marcadores moleculares
Bicho-mineiro / Microarranjos – 20 mil genes

22. #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

23. #4 Expressão gênica diferencial em larga escala
Identificar bases transcricionais da resistência
à agentes bióticos diversos
Bicho-mineiro / Microarranjos – 20 mil genes

24. #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
Quantificação relativa de transcritos de genes-alvo relacionados com o transporte de potássio em mudas
Redes metabólicas associadas a processos de defesa
que possam auxiliar ao controle efetivo no campo

25. Linhas de pesquisa em desenvolvimento
Pós-colheita e qualidade

26. #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 Influência
crescimento maturação amadurecimento
frutos ambiental
Fases fenológicas
ov ch ex v vc c en
SET/OUT/NOV/DEZ JAN/FEV/MAR ABR/MAI/JUN
água, luz,
PAL, CHS, manB CS, AAT, ACS, ACO, ETR, ICL
temperatura
csp1, GLA, ER5
Genes marcadores
temperatura
PAL
e água
PAL +/- +/- ++ - +/- + -
CHS + + + - + + -
manB + + + - + + +
csp1 - - - + + + +
Padrão de GLA - - - ++ + + +
expressão dos ER5 - - - + + + +
genes CS +/- +/- + + - - -
marcadores AAT - - - - + + +
ACS +/- +/- +/- +/- ++ + +
ACO +/- +/- +/- +/- ++ ++ +
ETR +/- +/- +/- +/- ++ ++ ++
ICL - - - + ++ ++ ++

27. #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.
1
COLHEITA DESCASCADO
Armazenar úmido
NATURAL DESPOLPADO
DESMUCILADO
2
4
3
5 6 9 10
7 8
Rápida Lenta
Rápida Lenta
Rápida Lenta
0, 4, 8, 12 0, 4, 8, 12
0, 4, 8, 12
0, 4, 8, 12
0, 4, 8, 12 0, 4, 8, 12

28. #7. Expressão de genes ligados à qualidade de sementes