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Root-knot nematodes and coffee in Nicaragua: management systems, species identification and genetic diversity

Herrera Sirias, Isabel Cristina (2011). Root-knot nematodes and coffee in Nicaragua: management systems, species identification and genetic diversity. Diss. (sammanfattning/summary) Alnarp, Sweden : Sveriges lantbruksuniv., Acta Universitatis agriculturae Sueciae, 1652-6880
ISBN 978-91-576-7619-1
[Doctoral thesis]

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Abstract

The coffee production is affected by several limiting factors such as parasitic nematodes. Plant-parasitic nematodes have a substantial economic impact on coffee production in most countries and they are regarded as one of the major limiting factors in coffee production and worldwide coffee losses have been estimated to about 15%.
The aim of this thesis is to contribute to the knowledge of the plant-parasitic nematodes associated with coffee production in Nicaragua, by studying the effect of coffee management, identification of Meloidogyne species and determination of the level of genetic diversity in the root-knot nematodes and coffee. This thesis includes results of the effect of coffee management systems on the occurrence of plant-parasitic nematodes, identification of root-knot nematodes using morphological characteristics, SCAR markers and DNA sequences; ISSR based genetic diversity of M. exigua and SSR based genetic diversity of Coffea arabica in Nicaragua.
Both Meloidogyne and Pratylenchus species were found in both conventional and organic management systems. A higher population of Meloidogyne spp. occurred under conventional management with no shade and with shade from nitrogen fixer species while higher populations of Pratylenchus spp. occurred in both conventional and organic management, shaded with non-fixer nitrogen species. Analyses of root-knot nematode isolates from Nicaraguan coffee plantations based on perineal patterns, SCAR markers and DNA sequence revealed the presence of Meloidogyne exigua and M. incognita, of which the former has a wider distribution in the country. DNA sequences analysis revealed that this species has unique variable sites within the 18S and 28S rDNA region, which are not present in the rest of the Meloidogyne species including in those sharing similar reproductive mechanisms. These variable sites are useful for developing new species specific SCAR markers that can be used in the diagnosis of M. exigua. The assessment of the genetic diversity of M. exigua populations based on ISSR markers revealed a high genetic diversity in this species. Similarly, the genetic diversity analyses of C. arabica populations using SSR markers revealed a significant variation among different varieties and the highest diversity was obtained in variety Catimor,

Authors/Creators:Herrera Sirias, Isabel Cristina
Title:Root-knot nematodes and coffee in Nicaragua: management systems, species identification and genetic diversity
Alternative abstract:
LanguageAbstract
UNSPECIFIED

El cultivo del café (Coffee arabica L.), representa una de las actividades de mayor importancia en la economía de Nicaragua. Dicho cultivo se ve afectado por diversos factores adversos que limitan la producción, entre los que destacan los nematodos fitoparásitos, los cuales son considerados uno de los mayores factores que afectan la producción de café hasta en un 15%.
El propósito de esta tesis es contribuir al conocimiento de los nematodos fitoparásitos del café mediante la evaluación del efecto de sistemas de manejo, la identificación de especies y el estudio de su diversidad, así como el estudio de la diversidad genética de variedades de café arábigo. Esta tesis incluye estudios sobre la incidencia de Meloidogyne spp. y Pratylenchus spp. en diferentes sistemas de manejo de café, identificación de nematodos noduladores provenientes de 18 fincas de dos regiones cafetaleras de Nicaragua, también se estudio la diversidad genética de Meloidogyne exigua, así como la diversidad genética de las principales variedades de café .
Los resultados indican que Meloidogyne spp. y Pratylenchus spp. se presentaron en todos los sistemas de manejo evaluados. Las poblaciones de Meloidogyne spp. fueron más altas en manejo convencional a pleno sol y en manejo convencional con sombra de especies de leguminosas. En el caso de Pratylenchus spp. sus poblaciones fueron más altas tanto en manejo convencional y manejo orgánico con sombra de especies no leguminosas. Las especies de nematodos noduladores identificados fueron M. exigua en todos los aislados y M. incognita en solamente uno de los aislados de café, este estudio además reveló la predominancia de M. exigua en todas las muestras analizadas. La secuencia parcial de la región 18S y 28S indicó para el caso de M. exigua la presencia de sitios únicos variables en la secuencia de ADN, los cuales fueron diferentes inclusive en las especies de Meloidogyne que comparten el mismo mecanismo de reproducción, este hallazgo podría ser de gran utilidad en el diagnóstico de esta especie. El uso de ISSR, reveló mayor diversidad genética de M. exigua entre las poblaciones obtenidas de la misma localidad que entre poblaciones de diferentes localidades y que entre poblaciones de diferente región geográfica. Este resultado podría indicar que la diversidad de esta especie podría ser mayor a nivel nacional. Finalmente, el análisis de la diversidad genética de las variedades de café arábigo, mostró que la mayor variabilidad genética se registró en la variedad Catimor, lo que podría ser de gran utilidad en el desarrollo de programas de mejoramiento genético de variedades de café enfocado al manejo de problemas fitosanitarios, principalmente nematodos fitoparásitos asociados al café en Nicaragua.

Series/Journal:Acta Universitatis agriculturae Sueciae (1652-6880)
Year of publishing :2011
Number of Pages:57
Papers/manuscripts:
NumberReferences
IHerrera, I., Bryngelsson, T. & Monzón, A. (2011). Occurrence of Meloidogyne spp. and Pratylenchus spp. in conventional and organic coffee management systems. Nematropica 41: 80-88.
IIHerrera, I., Bryngelsson, T., Monzón, A. & Geleta, M. (2011). Identification of coffee root-knot nematodes based on perineal pattern, SCAR markers and nuclear ribosomal DNA sequences. Nematologia Mediterranea, Vol. 39: in press.
IIIHerrera, I., Bryngelsson, T., Monzón, A. & Geleta, M. Inter simple sequence repeats (ISSR) based analysis of the genetic diversity of Meloidogyne exigua from coffee plantations in Nicaragua. (Submitted Manuscript).
IVHerrera, I., Bryngelsson, T., Monzón, A. & Geleta, M. Genetic diversity of arabica coffee (Coffea arabica L.) in Nicaragua as estimated by microsatellite markers. (Manuscript).
Place of Publication:Alnarp, Sweden
Publisher:Dept. of Plant breeding and Biotechnology, Swedish University of Agricultural Sciences
Associated Programs and Other Stakeholders:SLU/LTJ - Partnership Alnarp
ISBN for printed version:978-91-576-7619-1
ISSN:1652-6880
Language:English
Publication Type:Doctoral thesis
Full Text Status:Public
Subjects:Obsolete subject words > NATURAL SCIENCES
Obsolete subject words > NATURAL SCIENCES > Biology
(A) Swedish standard research categories 2011 > 4 Agricultural Sciences > 401 Agricultural, Forestry and Fisheries > Agricultural Science
Agrovoc terms:meloidogyne, plant nematodes, coffea arabica, pest control, genetic variation, dna, genetic
Keywords:Arabica coffee, management systems, variety, genetic diversity, ISRR, rDNA, RKN, SCAR markers, SRR
URN:NBN:urn:nbn:se:slu:epsilon-e-201
Permanent URL:
http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:slu:epsilon-e-201
ID Code:8313
Department:(LTJ, LTV) > Plant Breeding and Biotechnology (until 121231)
Deposited By: Ms Isabel Cristina Herrera Sirias
Deposited On:07 Sep 2011 15:45
Metadata Last Modified:02 Dec 2014 10:47

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