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Item type:Item, How does autophagy modulate heat stress and drought responses during reproductive development?(Universidade Federal de Viçosa, 2026-08-06) Gonçalves, Julia de Paiva; Araújo, Wagner Luiz; http://lattes.cnpq.br/7717713871210592The increasing frequency and intensity of extreme climatic events, such as prolonged warming and drought, represent major threats to global agricultural productivity. Among the cellular mechanisms involved in plant adaptation to these stresses, autophagy plays a pivotal role by mediating the selective degradation and recycling of damaged proteins and organelles, thereby contributing to the maintenance of cellular and metabolic homeostasis. Although the importance of autophagy during vegetative growth has been extensively investigated, its role in coordinating physiological and metabolic responses during reproductive development remains poorly understood. In this study, we investigated how autophagy modulates plant responses to (i) prolonged warming and (ii) drought stress during the reproductive stage of Arabidopsis thaliana. To this end, wild-type (WT) plants and the autophagy deficient mutants atg5-1 and atg7-2 were exposed to prolonged warming and drought during reproductive development. In response to prolonged warming, autophagy was rapidly induced, reaching maximum activity on the third day of stress. Autophagy deficiency accelerated leaf senescence, disrupted redox homeostasis, promoted higher accumulation of the heat shock protein HSP101, caused profound alterations in primary metabolism, and impaired post-stress metabolic recovery. Moreover, the mutants exhibited reduced male fertility, decreased seed production, and altered seed reserve composition during seed filling. Under drought conditions, although all genotypes exhibited similar reductions in relative water content, the autophagy- deficient mutants displayed more severe leaf senescence, greater degradation of photosynthetic pigments, and pronounced alterations in carbohydrate, amino acid, and organic acid metabolism. These metabolic disturbances disrupted source–sink relationships, leading to reduced pollen viability, fewer siliques, and lower seed production. Despite the reduced reproductive output, the seeds that successfully developed maintained their physiological quality, exhibiting germination comparable to that of WT plants while displaying changes in reserve distribution and accumulation, suggesting preferential allocation of available resources to a smaller number of seeds. Collectively, these findings demonstrate that autophagy may play a central role in plant adaptation to prolonged warming and drought by maintaining redox homeostasis, energy metabolism, and carbon and nitrogen remobilization. Furthermore, they reveal that autophagy could integrate leaf senescence, source–sink regulation, and reproductive development, thereby sustaining fertility and productivity under adverse environmental conditions. This work advances our understanding of the physiological and metabolic mechanisms through which autophagy enhances plant tolerance to abiotic stresses and provides a foundation for future strategies aimed at improving crop resilience under changing climatic conditions. Nevertheless, further studies are required to elucidate the molecular mechanisms underlying autophagy mediated stress adaptation and to determine how and to what extent, this metabolic and molecular reprogramming modulates plant responses to prolonged warming and drought during reproductive development. Keywords: drought; metabolism; prolonged warming; reproductive development; senescence.Item type:Item, Técnicas de agrupamento para avaliação agronômica de materiais derivados de uma população-base de Capsicum annuum L., utilizando blocos aumentados(Universidade Federal de Viçosa, 2026-07-01) Souza Neto, Thaynara Aparecida de; Cecon, Paulo Roberto; http://lattes.cnpq.br/9038682869781380A Capsicum annuum L. é uma das espécies de maior importância econômica do gênero Capsicum, apresentando ampla variabilidade genética e elevado número de variedades. A existência de variabilidade entre os materiais pode permitir a identificação de materiais superiores e divergentes, com potencial para utilização em programas de melhoramento. Sendo assim, objetivou-se avaliar o desempenho agronômico e a divergência fenotípica multivariada entre materiais de Capsicum annuum L., a partir de dois experimentos conduzidos, visando à identificação de materiais promissores para utilização em programas de melhoramento genético. O estudo foi conduzido em casa de vegetação do Departamento de Agronomia da Universidade Federal de Viçosa, em dois experimentos, utilizando o delineamento em blocos aumentados. Foram avaliados o comprimento e a largura dos frutos, a altura de planta, o peso total de frutos, a massa fresca, a massa seca e o teor de sólidos solúveis. Adicionalmente, realizou-se análise radiográfica das sementes para caracterização da formação embrionária e da organização de suas estruturas internas. As análises univariadas e multivariadas foram realizadas por meio do critério de agrupamento de Scott-Knott e da análise de agrupamento hierárquico pelo método UPGMA, utilizando a distância generalizada de Mahalanobis, respectivamente. Os resultados evidenciaram diferenças significativas entre os materiais avaliados para todas as características analisadas, evidenciando variabilidade entre os materiais. Foram identificados materiais superiores, especialmente para caracteres relacionados à produtividade. Os genitores Pimenta Doce Italiana, Pimentão Quadrado, Pimentão Cascadura Ikeda e Pimentão Rubi Gigante destacaram-se por associarem desempenho agronômico favorável e elevada divergência fenotípica, constituindo materiais promissores para utilização em cruzamentos. A análise radiográfica indicou predominância de sementes aparentemente bem formadas, com presença de estruturas internas compatíveis com o desenvolvimento embrionário. Conclui-se que os materiais avaliados apresentam variabilidade e divergência fenotípica, com potencial para subsidiar a seleção de genitores em programas de melhoramento de Capsicum annuum L.. Palavras-chave: divergência genética; Federer; pimenta.Item type:Item, Physiological, biochemical, and yield responses of bean plants to water deficit: contrasts between species and bacterial modulation(Universidade Federal de Viçosa, 2026-09-17) Cuellar Lopez, Deisy Johana ; Ribeiro, Dimas Mendes; http://lattes.cnpq.br/9378076016309841Water deficit constrains legume productivity, yet the physiological strategies underlying interspecific variation in drought tolerance and the extent to which beneficial bacteria can enhance crop resilience remain poorly integrate. Here, a comparative physiological approach across species was used to identify mechanisms of drought tolerance in beans and determine whether the extremophilic bacterium Pseudomonas alcaligenes Med1 improves drought resilience in common bean. In a first experiment, Phaseolus vulgaris and Vigna unguiculata were subjected to progressive water deficit followed by rehydration. In a second experiment, non- inoculated and Med1-inoculated P. vulgaris cv. Palo plants were evaluated throughout vegetative and reproductive development under well-watered and water- deficit conditions. V. unguiculata displayed earlier stomatal regulation and better preserved plant water status, photosynthetic pigments, cytokinins, and carbon balance during drought. Together with enhanced antioxidant capacity, these responses supported rapid post-drought recovery and maintained yield. By contrast, P. vulgaris experienced greater dehydration, depletion of carbon reserves, and loss of pigments and cytokinins, with persistent physiological impairment after rehydration and consequent reductions in biomass and yield. Inoculation with Med1 improved water status and intrinsic water-use efficiency in P. vulgaris and induced antioxidant and osmoprotective adjustments, particularly during reproductive development. However, these responses were insufficient to prevent drought-induced photosynthetic and yield limitations. Notably, Med1 increased sugar, protein, and amino acid contents in developing seeds and enhanced P, Ca, Fe, and Zn concentrations in mature seeds, irrespective of water availability. These findings reveal that drought tolerance in V. unguiculata relies on coordinated stomatal regulation, water conservation, maintenance of carbon resources, and post-stress recovery, whereas Med1 provides targeted physiological and nutritional benefits rather than complete protection against water deficit in P. vulgaris cv. Palo. These results highlight the importance of integrating intrinsic plant drought-adaptation strategies with microbial approaches to improve legume resilience. Keywords: Phaseolus vulgaris; Vigna unguiculata; Pseudomonas alcaligenes Med1; water deficit.Item type:Item, Impacto de estratégias de ponderação de marcadores na seleção genômica(Universidade Federal de Viçosa, 2026-02-25) Pereira, Guilherme Flaviano; Azevedo, Camila Ferreira; http://lattes.cnpq.br/8957073729245293O avanço da seleção genômica ampla (Genome-Wide Selection – GWS) tem pro- porcionado ganhos expressivos em programas de melhoramento genético ao permi- tir a predição de valores genéticos com base em marcadores moleculares distribuí- dos ao longo do genoma. O método Genomic Best Linear Unbiased Prediction (G- BLUP) é um dos mais utilizados em GWS devido à sua eficiência computacional e à capacidade de lidar com a alta dimensionalidade dos dados. Entretanto, o G-BLUP assume contribuição homogênea dos marcadores na construção da matriz de pa- rentesco genômico, desconsiderando diferenças na importância dos marcadores e sua associação com os loci causais. Nesse contexto, este estudo teve como objetivo avaliar o impacto de diferentes estratégias de ponderação de marcadores molecula- res sobre parâmetros genéticos e estatísticos ao longo de ciclos de seleção genômi- ca recorrente. Foram considerados pesos derivados de estudos de associação ge- nômica ampla (GWAS), do método BayesB e de medidas de associação entre mar- cadores, como desequilíbrio de ligação (LD), LD-score e fator de inflação da variân- cia (VIF). Dados simulados foram gerados considerando diferentes arquiteturas ge- néticas e níveis de herdabilidade em um programa com 30 ciclos de seleção recor- rente. O desempenho das estratégias foi avaliado por meio da acurácia preditiva, viés, concordância dos melhores indivíduos, ganho genético, diversidade genética e endogamia. Os resultados demonstraram que a eficiência das estratégias de ponde- ração depende da arquitetura genética da característica e da métrica avaliada, não havendo uma abordagem universalmente superior ao G-BLUP tradicional. De modo geral, a ponderação exerceu pouca influência sobre o ganho genético, mas favore- ceu, em determinados cenários, maior preservação da diversidade genética e menor endogamia. Estratégias que combinaram medidas de importância dos marcadores com informações de associação entre marcadores apresentaram os resultados mais consistentes. Conclui-se que a ponderação da matriz de parentesco genômico cons- titui uma estratégia complementar ao G-BLUP tradicional, cuja adoção deve consi- derar os objetivos específicos do programa de melhoramento, especialmente quan- do se busca conciliar resposta à seleção e manutenção da variabilidade genética. A dissertação está organizada em duas seções. A primeira apresenta a fundamentação teórica da seleção genômica, com ênfase no modelo G-BLUP, nas estratégias de ponderação de marcadores, nas medidas de associação entre marcadores e nas métricas utilizadas para avaliação dos modelos. A segunda descreve, por meio de dados simulados, a avaliação comparativa de diferentes estratégias de ponderação da matriz de parentesco genômico sobre parâmetros genéticos e estatísticos ao longo de ciclos de seleção genômica recorrente. Palavras-chave: G-BLUP; seleção genômica recorrente; arquitetura genética; ponderação de marcadores; matriz de parentesco genômica.Item type:Item, Genetic diversity and activity of Metarhizium spp. in coffee systems of the Cerrado of Minas Gerais(Universidade Federal de Viçosa, 2026-03-31) Mendonça, Lais Viana Paes; Venzon, Madelaine; http://lattes.cnpq.br/4691443466455559Tropical coffee cultivation faces growing sustainability challenges due to the biological simplification of monoculture and the intensification of extreme weather events. Regenerative systems enhance the ecosystem service of biological control by maintaining natural enemies and improving soil health. Entomopathogenic fungi of the genus Metarhizium are favored in these systems, where habitat complexity supports their multifunctional lifestyles such as saprophytes, growth-promoting endophytes, and biological control agents. To understand how plant diversification maintains these fungal populations at real-world production levels, this study investigates how regenerative coffee systems in the Cerrado of Minas Gerais affect the conservation, population genetic structure, and functional activity of Metarhizium spp. This study was based on isolates obtained from two complementary sources: an isolate bank originating from experimental regenerative coffee systems implemented in 2019 and evaluated until 2021, and new samplings carried out from 2023 to 2025 in 12 commercial coffee farms in the region. In Chapter 1, we characterized the genetic diversity of the genus Metarhizium through population structure and multilocus phylogeny, confirming the predominance of Metarhizium robertsii and M. brunneum, and evaluated the effects of management, temporal variation, and microhabitats on haplotype distribution. We found that the M. robertsii haplotype h1 is predominant in coffee crops in the Cerrado of Minas Gerais, regardless of management, season, or microhabitat. Furthermore, we observed that the regenerative system harbored exclusive strains, such as haplotype h2 of M. robertsii and two isolates of M. brunneum. In Chapter 2, we evaluated the functional dimension of this diversity through the entomopathogenic activity of these isolates, using insect bait bioassays (Tenebrio molitor). While the monoculture showed drastic fluctuations in T. molitor mortality in 2025, the regenerative system maintained stable entomopathogenic activity. Thus, the results of this thesis highlight that strategic plant diversification of coffee crops in the Cerrado of Minas Gerais conserves native strains with high symbiotic potential, while also increasing the genetic complexity and functional stability of Metarhizium in the soil over time. Therefore, the transition to regenerative systems establishes itself as a viable and necessary alternative to conventional monoculture, ensuring sustainability in coffee production by maintaining ecosystem services provided by these fungi and by bioprospecting promising metarhizium spp. strains for the development of new biological inputs. Keywords: Ecosystem services; Conservative Biological Control; Haplotypes; Entomopathogenic fungi.