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Coffea arabica which accounts for 70% of world coffee production is an allotetraploid with a genome size of approximately 1.3 Gb and is derived from the hybridization of C. canephora (710 Mb) and C. eugenioides (670 Mb). To elucidate the evolutionary history of C. arabica, and generate critical information for breeding programs, a sequencing project is underway to finalize a reference genome using a dihaploid line and a set of 30 C. arabica accessions. For the reference genome, we have generated two assemblies, one from Illumina data (>150x coverage) and a second from PacBio sequences (>50x coverage). The present assemblies cover 1,031 and 1,042 Mb, respectively. After further refinement, using Illumina mate pairs and optical mapping, the genome assemblies will be annotated using RNA-Seq. Resequencing of C. eugenioides and C. canephora has been completed and is being used to better assess homeologs within the sub-genomes. Furthermore, 30 C. arabica accessions, representing wild and cultivated genotypes, are being resequenced (20x coverage) using Illumina. A C. arabica genetic map, currently including over 600 SSR markers, that differentiate between the two sub-genomes, is used to anchor the assemblies. Newly identified SNP markers are being added to the map. The final goals of the project are to produce a high quality reference genome, assess an eventual neo-diversification occurring in the cultivated varieties, have a better understanding of the species formation and evolution, and develop tools that will make the finished genome accessible and useful to breeders and researchers. (Texte intégral)

O objetivo desse trabalho foi caracterizar recursos genéticos de Coffea arabica - acessos selvagens e cultivares - oriundo da África visando sua utilização no melhoramento. Os acessos provenientes de Camarões têm dados acumulados de mais de 30 anos. Oito acessos foram introduzidos em 2010 na Guiana Francesa e no Brasil para experimentação. No Brasil, depois de um período de quarentena, foram plantados ensaios no centro Cerrados da Embrapa e no IAPAR, além da Guiana Francesa Analisamos dados de crescimento, de ramificação secundária, de adaptação fisiológica à seca, para escolher genitores de cruzamentos com cultivares locais. Híbridos F1 estão sendo avaliados para selecionar os com melhor adaptação à evolução das condições climáticas.

Marcadores microssatélites foram utilizados na discriminação de novos acessos de Coffea arabica que foram introduzidos na coleção da Etiópia do IAPAR, provenientes de uma coleção similar na República de Camarões. Inicialmente 46 acessos de Camarões foram repassados para a Embrapa CPAC (Embrapa Cerrados – Planaltina-DF), onde ficaram em quarentena. Em seguida, estes acessos foram transferidos para o IAPAR, porém durante os processos de quarentena e transferência, alguns dos acessos foram misturados. Visando identificar corretamente os acessos e também validar os SSRs previamente identificados, todos os 46 acessos foram analisados em géis de poliacrilamida. Os 8 locos microssatélites utilizados geraram um total de 19 alelos, com uma média de 2,3 alelos por loco. A variação alélica foi de 2 a 3 alelos por loco. Para realizar as análises de divergência genética uma matriz de distância foi computada e utilizada para obter uma árvore (dendograma) de diversidade global. Observou-se 3 diferentes agrupamentos entre os acessos ET34, Java e ET19. A análise genotípica dos diferentes locos microssatélites indicou quais acessos corresponderiam corretamente a ET34, Java ou ET19, já que este último teve o papel de controle positivo. Os marcadores microssatélites foram eficientes para discriminar os acessos de C. arabica provenientes de Camarões e o número de locos utilizado (8) também foi suficiente para a separação entre os acessos com seus respectivos genótipos.

Os marcadores moleculares são ferramentas importantes para acelerar os programas de melhoramento. Para o cafeeiro, uma espécie perene, o uso de marcadores é particularmente desejável devido ao tempo e recursos gastos para o lançamento de uma nova cultivar. Duas espécies do gênero Coffea são responsáveis por quase toda a produção de café: Coffea arabica e C. canephora. Contudo, para C. arabica, o número de marcadores polimórficos é relativamente baixo comparado a C. canephora e outras culturas, uma vez que a espécie apresenta baixa diversidade genética. Muitos estudos com marcadores genéticos foram feitos para analisar a diversidade da C. arabica, mas os resultados não foram eficientes para a discriminação genotípica detalhada e mapeamento genético. O Instituto Agronômico do Paraná (IAPAR) possui uma coleção de 132 acessos de C. arabica originários da Etiópia, que apresentam variabilidade fenotípica com potencial para serem utilizados para exploração da diversidade. Neste sentido, este estudo buscou analisar a diversidade nucleotídica pela identificação de polimorfismos, SNPs e INDELs, de uma população do centro de origem de C. arabica, associado com o sequenciamento de nova geração. O RNA-seq de dois tecidos, frutos e folhas, de quatro genótipos de C. arabica de uma população da Etiópia, C. arabica cv. Mundo Novo e de um dos seus ancestrais de C. arabica - C. eugenioides, foram sequenciados pela metodologia Illumina HiSeq2000. Os reads obtidos foram processados e posteriormente as sequências foram mapeadas em uma referência de C. canephora para identificação dos polimorfismos. Foram feitas duas estratégias: i) na primeira estratégia, foi utilizado uma ferramenta chamada SNiPloid com critérios de cobertura para o polimorfismo identificado e ii) uma segunda estratégia que considera os polimorfismos encontrados diretamente dos arquivos de detecção dos polimorfismos. Os resultados identificaram um número grande de polimorfismos. Na primeira estratégia, foram encontrados pelo menos 5.500 SNPs potenciais para a genotipagem e na segunda, 103.791 SNPs potenciais. Para essa última, ainda é necessário estabelecer critérios e filtros para escolher os polimorfismos que serão inicialmente genotipados. Os dados também mostraram a importância de utilizar um grupo mais diverso de genótipos associado com o sequenciamento de nova geração para detecção de SNPs. Este trabalho será importante para direcionar futuros trabalhos na caracterização da diversidade genética em C. arabica, além de estudos de mapeamento genético por associação.

The genetic diversity of C. arabica in Ethiopia, its region of origin, was explored. Its use for C. arabica breeding, though limited to a few F1 crosses with cultivars, proved to be efficient in terms of genetic gain regarding important coffee agronomic characteristics such as vigor, adaptability and quality. A collection derived from the 1964-65 FAO survey in Ethiopia was established at IAPAR in Londrina, PR, Brazil in 1976. Genotyping was undertaken using SSR markers that were polymorphic within these accessions. Preliminary results regarding the relation between genetic and phenotypic diversity are presented. Self pollinated progenies of 179 plants representing 115 Ethiopian accessions were established at IAPAR, from 2009 to 2012. 47 of them were also established at CPAC, DF. Various growth parameters were measured.

Polyploidization constitutes a common mode of evolution in flowering plants. This event provides the raw material for the divergence of function in homeologous genes, leading to phenotypic novelty that can contribute to the success of polyploids in nature or their selection for use in agriculture. Mounting evidence underlined the existence of homeologous expression biases in polyploid genomes; however, strategies to analyze such transcriptome regulation remained scarce. Important factors regarding homeologous expression biases remain to be explored, such as whether this phenomenon influences specific genes, how paralogs are affected by genome doubling, and what is the importance of the variability of homeologous expression bias to genotype differences. This study reports the expressed sequence tag assembly of the allopolyploid Coffea arabica and one of its direct ancestors, Coffea canephora. The assembly was used for the discovery of single nucleotide polymorphisms through the identification of high-quality discrepancies in overlapped expressed sequence tags and for gene expression information indirectly estimated by the transcript redundancy. Sequence diversity profiles were evaluated within C. arabica (Ca) and C. canephora (Cc) and used to deduce the transcript contribution of the Coffea eugenioides (Ce) ancestor. The assignment of the C. arabica haplotypes to the C. canephora (CaCc) or C. eugenioides (CaCe) ancestral genomes allowed us to analyze gene expression contributions of each subgenome in C. arabica. In silico data were validated by the quantitative polymerase chain reaction and allele-specific combination TaqMAMA-based method. The presence of differential expression of C. arabica homeologous genes and its implications in coffee gene expression, ontology, and physiology are discussed.

Coffee is one of the most important agricultural commodites in the world. Coffea arabica, an allotetraploid from a recent hybridization of two diploid species (C.canephora and C.eugenioides) is responsible for 70% of world commercial production. Recent studies have been done to analyse transcriptome data of Coffea spp. in order to improve our knowledge in genetics and gene expression of those species. However, there is few data on coffee fruit transcriptome. In this work, RNA-Seq of two organs (whole fruit - cherry stage and mature leaves) from allotetraploid C. arabica cv. Mundo Novo and its diploid ancestor C.eugenioides, were done using Illumina HiSeq 2000 (100 bp single-end sequences). We report the generation of near 10 million reads for C.arabica (4,747,049 of fruits and 6,156,750 reads of leaves) and 7,5 million reads for C.eugenioides (3,688,364 of fruits and 3,835,373 reads of leaves). De novo assembly and digital gene expression analyses was performed to generate a collection of 35,462 contigs from C.arabica cv. Mundo Novo (average length of 691 bp) and 36,935 contigs of C.eugenioides (average length of 701 bp). Funnctional annotation were performed by sequence comparison with public databases (NCBI-nr, Swiss-prot and PlantCyc). Our results showed the presence of prevalent genes and species-specific either in C.arabica or C.eugenioides that could explain particular characteristics of these two species. Characterization of Coffea spp. transcriptome provides an effective tool for better understanding for differential gene expression in Coffea spp., providing important clues of C.arabica gene evolution, as well as valuable information for coffee breeding.