Molecular genetic diversity and disease reaction of commercial and wild access of passion fruit (Passiflora spp.) present in germplasm banks

O gênero Passiflora, cujas espécies são popularmente conhecidas como maracujazeiros, destaca-se na família Passifloraceae tanto pelo número de espécies (aproximadamente 520) quanto pela importância econômica associada à parte destas espécies. Os maracujazeiros ocorrem em diferentes países, sendo sua diversidade amplamente representada nas Américas, onde a Colômbia e o Brasil se destacam com aproximadamente 170 e 150 espécies de Passiflora, respectivamente. Economicamente os maracujazeiros despertam interesse pela beleza de suas flores, presença de princípios ativos medicinais, extração de óleos essenciais para indústria de cosméticos, produção de frutos para consumo in natura ou produção de derivados. O Brasil se destaca como maior produtor de maracujá, embora a produtividade nacional seja baixa (média de 14 T/ha-1 ano-1), quando comparada ao potencial da passicultura (± 50 T/ha -1 ano-1). Em parte essa baixa produtividade é ocasionada pela ausência de cultivares adaptadas às diferentes regiões produtoras e pela suscetibilidade das cultivares às principais enfermidades que acometem a cultura. Embora crescente, os programas de melhoramento genético do maracujazeiro apresentam resultados modestos frente às demandas existentes. Entre os obstáculos enfrentados pelos melhoristas, está a reduzida representatividade do gênero Passiflora em bancos de germoplasma, bem como a escassez de informações biológicas e agronômicas para maioria dos acessos. Assim, foi objetivo desta tese gerar informações genéticas e moleculares que contribuam para o melhoramento do maracujazeiro. Inicialmente foram construídas revisões críticas relacionadas aos avanços obtidos no melhoramento e na conservação das Passiflora com o uso de marcadores moleculares, bem como a cerca da principal doença que acomete a passicultura (virose do endurecimento dos frutos). Posteriormente foram obtidos, a partir de bibliotecas genômicas enriquecidas de microssatélites, 25, 17 e 52 novos pares de primers para P. cincinnata, P. edulis e P. setacea respectivamente, sendo observado um percentual de locos polimórficos inferior a 30% e um número médio de cinco alelos por loco. Testes de amplificação cruzada foram realizados para 14 espécies de maracujazeiros, sendo observada uma média de 70% de amplificação cruzada. De posse destes marcadores, foi estimada a distância e quantificada a estrutura genética entre 116 acessos (representados por 364 plantas distribuídas em três espécies). A partir dos dados de genotipagem e das análises estatísticas (descritivas, frequentistas e Bayesianas) foi observado baixa diversidade entre os acessos, e níveis moderado a alto de estruturação (com 0,08 ≤ Gst ≤ 0,38) e percentuais de alelos privados variando entre 20 e 40% entre os grupos sugeridos pelas estimativas Bayesianas (K=2 para P. cincinnata; K=3 ou 5, para P. edulis, e; K=2 ou 3 para P. setacea). Coleções nucleares representativas para até 100% da diversidade alélica amostrada foram sugeridas. Com base na caracterização de locos microssatélites e na avaliação de sintomas associadas à virose do endurecimento, verrugose e antracnose, observados em 36 acessos de P. edulis (amarelo e roxo), foi possível identificar grupos de acessos a serem priorizados em programas de (pré) melhoramento dedicados ao incremento de resistência em variedades cultivadas. Os resultados obtidos contribuem para o desenvolvimento dos programas de pré-melhoramento e melhoramento genético do maracujazeiro, além de auxiliarem no manejo e na conservação da variabilidade genética do gênero.The genus Passiflora, whose species are popularly known as passion fruits, stands out in the family Passifloraceae both by the number of species (about 520) as well as the associated economic importance of some of these species. Passion fruits occur in different countries, with their diversity widely represented in the Americas, where Colombia and Brazil stand out with approximately 170 and 150 species of Passiflora, respectively. Economic interest in passion fruit emerged from the beauty of their flowers, presence of active medicinal principles, extraction of essential oils for cosmetics industry, fruits production for fresh consumption or derivatives production. Brazil is considered the largest producer of passion fruit, although national productivity is low (average 14 T/ha-1 year-1) when compared to passion fruit culture potential (± 50 T/ha -1 year-1). This low productivity is caused in part by the lack of adapted cultivars to the different production regions and due cultivars susceptibility to passion fruit major diseases. Despite an increasing rate, passion fruit breeding programs shows modest results versus existing demands. Among the obstacles faced by breeders, stand out the genus Passiflora reduced representation in germplasm banks, as well as the scarcity of biological and agronomic information for most accessions. Thus, the aim of this thesis was to generate information genetics and molecular that contributes to the passion fruit genetic breeding. Initially, critical reviews related to advances in Passiflora breeding and conservation using molecular markers, as along with information about the main disease affecting the passiculture (passion fruit woodiness disease) were presented. Novel primer pairs for P. cincinnata, P. edulis and P. setacea, in number of 25, 17 and 52 respectively, were subsequently obtained from microsatellite enriched genomic libraries, being observed a less than 30% polymorphic loci and an average number of five alleles per locus. Cross-amplification tests were performed for 14 species of passion fruit and an average of 70% cross-amplification was observed. Using these markers, genetic distance and structure were estimated among 116 accessions (represented by 364 plants distributed among three species). From genotyping and statistical analyzes data (descriptive, frequentist and Bayesian), low genetic diversity among accessions was observed. Also, Bayesian estimated suggested groups (K=2 for P. cincinnata, K=3 or 5 for P. edulis, and, K=2 or 3 for P. setacea) showed moderate to high levels of structuring (0.08 ≤ Gst ≤ 0.38) along with private alleles percentage ranging from 20 to 40%. Representative core collections ensuring up to 100% of the sampled allelic diversity were suggested. Based on microsatellite loci characterization and symptoms evaluation of associated woodiness virus, scab and anthracnose, observed in 36 accessions of P. edulis (yellow and purple), it was possible to identify groups of accessions to be prioritized in (pre) breeding programs dedicated to resistance improving in cultivars. These results contribute to the passion fruit pre-breeding and breeding programs development, and assist the genus genetic variability management and conservation