CENTRO DE INVESTIGAÇÃO DAS FERRUGENS DO CAFEEIRO - CIFC

INSTITUTO DE INVESTIGAÇÃO CIENTÍFICA TROPICAL

IICT

Durabilidade da resistência do

Portugal

cafeeiro a Hemileia vastatrix situação actual e perspectivas

Vítor Várzea

Centro de Investigação das Ferrugens do Cafeeiro (CIFC)

Portugal1955

Portugal1955

O principal propósito da criação do CIFC foi centralizar, a nível de cooperação internacional,

a pesquisa das ferrugens do cafeeiro num local, sem perigo de introdução de novas raças

do patogénio nas regiões produtoras de café.

A grande maioria das cultivares resistentes cultivadas em todo o mundo são derivadas de:

Caturra x HDT CIFC 832/1 – Catimor

Villa Sarchi x HDT CIFC 832/2 – Sarchimor

Caturra x HDT CIFC 1343 – Catimor “var. Colômbia”

Catuaí x HDT CIFC 2570* – Paraíso, Sacramento, etc

O Híbrido de Timor (HDT) tem sido considerado por muitos como solução para o controlo da ferrugem (cultivares resistentes)

*UFV/EPAMIG

MalawiZimbabweQuéniaTanzânia

Comportamento em relação à ferrugem de diferentes cultivares de cafeeiro em vários países

Caturra x HDT CIFC 832/1 (Hw 26/5)Villa Sarchi x HDT CIFC 832/2 (H361)Caturra x HDT CIFC 1343 (var. Colômbia)Catuaí x HDT CIFC 2570 (UFV/EPAMIG)Tanzânia

ChinaFilipinasTimor VietnameBrasilColômbiaTailândiaÍndia

Catuaí x HDT CIFC 2570 (UFV/EPAMIG)Ruiru 11 Catimor (HDT CIFC 1343)

Catimor. TailândiaHw 26/5

Catimor. TailândiaHw 26/5

Catimor. TailândiaHw 26/5

Catimor. TailândiaHw 26/5

Tailândia. Campo germoplasma. Universidade Chiang Mai. L C 1669

Tailândia. Banco germoplasma. Universidade Chiang Mai. Icatú

Tailândia. Banco germoplasma. Univ. Chiang MaiHíbrido de Timor Susceptível ferrugem

Tailândia. Banco germoplasma. Univ. Chiang MaiH17 = CIFC 34/13 (S. 353 x HDT 832/2)

S.353 = Selecção indiana (SH2,3,5)

Tailândia. Doi Muser coffee. Sarchimor

ÍNDIA

Cultivar “Cauvery”/Catimor Sln. 12

- Introduzida na India pelo CIFC em 1981 (F5 e F6 de Hw26/5)- Lançada em 1985

- Fertilização, irrigação, controlo químico – elevada produção

“Catimor is a baby ” – só para cafeicultores ricos !

- Lançada em 1985- Mostrou elevada resistência à ferrugem nos primeiros anos. - Esgota ao fim de 4-6 produções

Catimor. ÍndiaCIFC Hw 26/7 Irmão do

progenitor da cultivar “Oeiras” (HW 26/5)

Catimor. ÍndiaCIFC 7961/41 (F5 de Hw 26/5)

Villa Sarchi x HDT 832/2 (CIFC H361/4) foi introduzido na Índia em 1975pelo CIFC.Lançamento :Dezembro 2007. Objectivos:Curto prazo: replantar 70.000 ha nos 3 primeiros anosMédio prazo: Ocupação de 25-30% da área cafeeira total com esta cultivar

Cultivar “Chandragiri” (Sarchimor)

Índia

cultivar

Algumas Recomendaçãoes:- Cultivar acima de 1000m de altitude- 50% sombra- As sementes para esta variedade deverão ser fornecidas apenas pelo Coffee Board. Se não for seguida esta prática haverá perda de vigor e pureza na população.- Os cafeicultores não deverão propagar este material de sementes colhidas nos seus campos ou de fontes desconhecidas para evitar diluição de características

As fontes de resistência da maioria das variedades de cafeeirocultivadas em todo o mundo: (HDT 832/1 e HDT 832/2) mostraramsusceptibilidade pela primeira vez à ferrugem na Índia em 2009.(confirmado no CIFC)

Descobertas recentes

(confirmado no CIFC)

Nas novas raças de ferrugem encontradas em HDT 832/1 e HDT832/2, ainda em estudo no CIFC, foram caracterizados genes devirulência (v1,2,4,5,6,7,8,9,?) que lhes permite atacar também agrande maioria as cultivares de Arabica.

HDT 832/1 inoculado no CIFC com ferrugem colectada num clone de HDT 832/1 na Índia (Chetalli) em 2009.

HDT 832/1 inoculado no CIFC com ferrugem colectada num clone de HDT 832/1 na Índia (Chetalli) em 2011.

8 dias após colheita de

esporos

HDT 832/2 inoculado no CIFC com ferrugem colectada num clone de HDT 832/2 na India (Chetalli) em 2009.

Repercussão da perda de resistência de HDT 832/1 e HDT 832/2

O aparecimento de raças, com capacidade para atacar cafeeiros com grande espectro de resistência, será um fenómeno que se

Ameaça para as cultivares derivadas destes híbridos

Qual será a capacidade destas novas raças para atacar outrasfontes de resistência ?

com grande espectro de resistência, será um fenómeno que se passa apenas em território indiano ou poderá acontecer também noutros países ?

“ É bem provavel que a distribuição das raças fisiológicas esteja relacionada com o material genético plantado nos países cafeicultores”

Luiz Carlos Fazuoli et al. 2009. Melhoramento do cafeeiro visando a resistência a doenças. Anais IX Curso de Actualização em café. 25 e 26 de Agosto. IAC

cafeicultores”

RESISTÊNCIA DURADOURA

“Resistência duradoura em plantas foi definida como a resistência que se mantém efectiva após prolongado e extensivo cultivo num ambiente favorável à doença”

O teste para a resistência duradoura deve incluir 2 parâmetrosO teste para a resistência duradoura deve incluir 2 parâmetros

Tempo (prolongado)

Área (extensa)

(Roy Johnson, 1981)

... a resistência só pode ser identificada como sendo durávelquando a cultivar é extremamente usada na agricultura por largosperíodos de tempo e em ambiente favorável ao desenvolvimento dedoença.Por esta razão, a durabilidade da resistência pode apenas seridentificada pelo histórico da cultivar ao longo dos anos de cultivo. Ofato é que ainda não se conhece inteiramente as causas daresistência durável, nem como distingui-la da resistência nãodurável, nem mesmo que critério usar para decidir se dada

Luiz Carlos Fazuoli et al. 2009. Melhoramento do cafeeiro visando a resistência a doenças. Anais IX Curso de Actualização em café. 25 e 26 de Agosto. IAC

durável, nem mesmo que critério usar para decidir se dadaresistência é durável. A questão é como identificar resistênciadurável e como seleccionar para ela ….

O que são raças fisiológicas? Como se originam ?

A perda de resistência nas cultivares de cafeeiro deve-se ao aparecimento de novas raças fisiológicas

Cafeeiro A Cafeeiro BDiferenciador 1 Diferenciador 2

Raças fisiológicas de ferrugem

Inoculação de amostras

Amostra 1RESIST. SUSCEPT.

Amostra 2SUSCEPT. RESIST.

Raça I

Raça II

Inoculação de amostras de ferrugem

Grupos fisiológicos Designação (CIFC) Genes de resistênciaβ 849/1-Matari S H?

α 128/2 - Dilla & alghe S H 1

*ץ 635/2 - S. 12 Kaffa * S H 4

E 63/1 - Bourbon S H 5

R 1343/269 - HDT S H 6

D 32/1 - DK 1/6 S H 2,5

G 33/1 - S 288-23 S H 3,5

M 644/18 - H. Kawisari S ?

Cafeeiros diferenciadores de raças de ferrugem

M 644/18 - H. Kawisari S H ?

3 H 419/20 - HDT S H 5,6,9

2 H 420/2 - HDT S H 5,8

1 H 420/10 - HDT S H 5,6,7,9

F 369/3 - C. racemosa S H?

N 168/12 - C. excelsa Longkoi S H?

B 263/1 - C. congensis Uganda S H?

P 681/7 - C. canephora Uganda S H?

Q 1621/13 - C. congensis Uganda S H?

Ainda não designado 7960/15 - Catimor SH 5,7 or SH 5,7,9

* Substituído por CIFC 110/5 S4 - Agaro (SH 4,5), Grupo fisiológico “J”

II - v 5

I - v 2, 5

III - v 1, 5

VII - v 3, 5

XV - v 4, 5

XIX - v 1, 4, ?

Raças fisiológicas com virulência para variedades tradicionais de C. arabica

XIX - v 1, 4, ?

VIII - v 2, 3, 5

X - v 1, 4, 5

XVII - v 1, 2, 5

XII - v 1, 2, 3, 5

XIV - v 2, 3, 4, 5

XVI - v 1, 2, 3, 4, 5

IV, VI, XI, XVIII, XX, XXI – v ?

XXIIXXII - v 5, 6

XXVXXV - v 2, 5, 6,?

XXVIXXVI - v 4, 5, 6

XXVIIXXVII -- v 1, 4, 6

XXVIIIXXVIII - v 2, 4, 5,6

XXXIV - v 2, 5, 7 ou v2, 5, 7,9

XXXV - v 2, 4, 5, 7,9

XXXVI - v 2, 4, 5, 8

XXXVII - v 2, 5, 6,7,9

XXXVIII - v 1, 2, 4, 5, 8

Raças com virulência para alguns híbridos interespecíficostetraplóides (ex. Icatú e derivados de HDT)

XXVIIIXXVIII - v 2, 4, 5,6

XXIXXXIX -- v 5, 6,7,8,9

XXXXXX -- v 5, 8

XXXIXXXI -- v 2, 5, 6,9

XXXIIXXXII -- v 6,?

XXXIIIXXXIII - v 5, 7 ou v 5, 7,9

XXXVIII - v 1, 2, 4, 5, 8

XXXIX - v 2, 4, 5, 6,7,8,9

XL - v 1, 2, 5, 6

XLI - v 2, 5, 8

XLII - v 2, 5, 7,8 ou v 2, 5, 7,8,9

Mais 10 novas raças encontram-sea ser caracterizadas

Na Índia foram caracterizadas recentemente 5 novas raças de ferrugem:

v1,2,3,4,5,8v1,2,5,6,7,9v2,5,6,7,8,9v2,5,6,7,8,9v1,2,5,6,7,8,9v1,2,5,6,7,9

SH1, 2, 4, 5 – C. arabica

A resistência à ferrugem em cafeeiros é condicionada por genes (SH)

SH1, 2, 4, 5 – C. arabica

SH 3 - C. liberica

SH 6, 7, 8, 9 - C. canephora

Teoria do gene-a-gene de Flor

Os genes de virulência (v) em H. vastatrix são inferidos pela aplicação do conceito de gene-a-gene de Flor

Teoria do gene-a-gene de Flor

Para cada gene condicionando a resistênciana planta, há um correspondente gene devirulência no agente patogénico.

Teoria do gene-a-gene de Flor

v 1,v5

Ferrugem

Cafeeirov 5 Não virulenta

Não virulenta

Exemplo:

v 3,v5

v 1,v5

v1,v3,v4,v5,v6,v7,v8,v9

CafeeiroKent´s

Não virulenta

virulenta

virulenta

SH 2,5

Não virulenta

v 2,5

Não virulenta

v1,v2,v3,v4,v5,v6,v7,v8,v9

Conceito de gene-a-gene de Flor

interaçãoCafeeiro Ferrugem

SH1 - SH 9 v1 - v 9

InferidosSusceptível Resistente

Genes de resistência

Genes de virulência

Caracterizados

Isol. 22 (v2,5) – Raça I Amostra ferrugem da Tanzânia (1953)

Inoculada várias vezes

Raças de ferrugem sintetizadas no CIFC

Cafeeiro CIFC 110/5 (SH4,5)

Isol. 22 a (v2,4,5) – Raça XXIV

NOVA RAÇA 1963

HDT 832/1

Ferrugem Índia isol. CIFC 3302

Susceptível

Exemplo recente no CIFC com HDT 832/1 e HDT 832/2

Resistente

Ferrugem Índia isol. CIFC 3305

Resistente

HDT 832/1 ≠ HDT 832/2

Susceptível

HDT 832/2

Susceptível Nova raça virulenta para HDT 832/1 e HDT 832/2

Os isolados são diferentes

Isol. 178 c (v1,2,3,4,5) – raça XVI

Inoculada várias vezes

Raças de ferrugem perdem virulência no CIFC

Caturra SH5

PERDEU GENES DE VIRULÊNCIA

Os isolados de ferrugem devem ser inoculados periodicamente em cafeeiros com os correspondentes genes de resistência (nos seus diferenciadores)

Esta raça deve ser inoculada no cafeeiro com SH1,2,3,4,5

S 2, 3, 4, 5 - v 1, 2, 3,4, 5

Novas raças. Como se originam ?

Mutação - Pressão selecção

Passo a passo as ferrugens adquirem novos genes de virulênciaCultivares resistentes

“de degrau em degrau” as ferrugens adquirem novos genes de virulência

SH5

SH1, 5

SH 1, 2, 5

SH 2, 3, 4, 5

SH1, 2, 3, 5

- v 5 – Raça II

- v 1, 5

- v 1, 2, 5

- v 1, 2, 3,4, 5

- v 1, 2, 3, 5

Maioria das variedades comerciais (Catuaí, Mundo Novo, etc)

Principais factores (não controlados pelo homem) que contribuem para a disseminação da ferrugem no campo

Água chuva – planta/planta

Vento – planta/planta; cafezal/cafezal

SH 2,3,5

S 2,3,4,5

Raça XVI - v1,2,3,4,5

Raça VIII – v2,3,5

Raça XIV – v 2,3,4,5

Disseminação da ferrugem no campo

Catuaí - SH5

Kent´s – SH2,5

Raça II – v5

SH 2,3,4,5

SH 1,2,3,4,5

Raça I – v2,5

Brasil:

1970 a 1974 aparecimento das raças I (v2,5), III (v1,5) e XV (v4,5) que quebraram a resistência de muitas linhas da cultivar “Iarana 1973” e “Iarana 1974”.

1979 a 1980 foram detectadas raças mais complexas: 1979 a 1980 foram detectadas raças mais complexas: raça X (v1,4,5), XVII (v1,2,5) e XXIV (v2,4,5) e de um isolado pouco agressivo que correspondia à raça VII (v3,5).

A. Carvalho.1982. Pesquisas sobre a resistência do cafeeiro à Hemileia vastatrix em São Paulo. Garcia de Orta, Sér. Est. Agron., Lisboa, 9 (1-2), 129-136

SH 2,3,5

S 2,3,4,5

Raça XVI - v1,2,3,4,5

Raça VIII – v2,3,5

Raça XIV – v 2,3,4,5

Cultivar composta “Iarana 73” e “Iarana” 74

Catuaí - SH5

Kent´s – SH2,5

Raça II – v5

SH 2,3,4,5

SH 1,2,3,4,5

Raça I – v2,5

SH 2,3,5

S 2,3,4,5

Raça XVI - v1,2,3,4,5

Raça VIII – v2,3,5

Raça XIV – v 2,3,4,5

Banco de Germoplasma

Catuaí - SH5

Kent´s – SH2,5

Raça II – v5

SH 2,3,4,5

SH 1,2,3,4,5

Raça I – v2,5

“ Como o melhorador condiciona a evolução da virulência nas populações de ferrugem pela manipulação dos genes

Exemplo:

nas populações de ferrugem pela manipulação dos genes de resistência SH”

ÍNDIA

Cruzamentos envolvendo Cauvery/Catimor (HW 26/5)65th Annual Report of the Coffee Board for the year 2004-05.

Cruzamentos duplos envolvendo HDT65th Annual Report of the Coffee Board for the year 2004-05.

Modelo “pirâmide de genes” para combinar resistência vertical e horizontal para uma cultivar de porte alto 65th Annual Report of the Coffee Board for the year 2004-05.

Modelo “pirâmide de genes” para combinar resistência vertical e horizontal para uma cultivar de porte baixo. 65th Annual Report of the Coffee Board for the year 2004-05.

Campo experimental - Ensaio

Estação experimental Thandigudi (Estado Tamil Nadu)

ÍNDIA

Bloco A Bloco B Bloco C

Catimor SarchimorCatimor

x Sarchimor

100% Susceptível

± 5%Susceptível

100% Resistente

(HW 26/5)

Será possível retardar ou impedir o aparecimento de novas raças de ferrugem ?

Como ?

tentar evitar o efeito “de degrau em degrau”

Como ?

Bancos de germoplasma (controlo da ferrugem com fungicidas?)

Cafeeiros susceptíveis nos ensaios experimentais (erradicar ?)

Proximidade das plantações/campos experimentais

Efeito “de degrau em degrau”

Derivados de HDTvárias combinações de

SH5,6,7,8,9,?

C. canephoraVárias combinações de

SH6,7,8,9.?

Proximidade das plantações/campos experimentais(evitar ?)

Comportamento do Catimor (Hw 26/5) no Vietname !

Virulência - capacidade do agente patogénico para infectar e provocar sintomas da doença

Agressividade – taxa de colonização dos tecidos (quantidade de doença causada):

PATOGENICIDADE

(quantidade de doença causada):Na mesma raça existem isolados com diferentes níveis de agressividade

Manipulação da agressividade das raças de ferrugem em condições de estufa (CIFC):- Raças fracas !

Experiência no CIFC

A ferrugem adquire e perde genes de virulência (característica qualitativa)

A ferrugem aumenta e diminui o nível de agressividade (característica quantitativa)

A agressividade varia em isolados da mesma raça

agressividade (característica quantitativa)

Não foi encontrada correlação entre agressividade e nº de genes de virulência

Resistência incompleta (R.I.) em derivados de HDT

Experiência no CIFC

Caracterização de R.I. em Catimor (HW 26/5) no CIFC

1 . (ENSAIO 1985). Raça XXIX (isolado tipo CIFC 1321) proveniente de de Timor (recebido no CIFC em 1972) .

Conclusão:- a raça XXIX (v5,6,7,8,9) utilizada em no Ensaio de 1985 tem pouca agressividade comparativamente com as novas raças que evoluíram em Catimor/Cauvery na Índia

2. (ENSAIO 2000). Raças colhidas em Cauvery/Catimor na India em 1999. Verificada ausência de resistência incompleta. Igual ao controlo susceptível Caturra

Timor (recebido no CIFC em 1972) .Foi encontrada resistência incompleta . (Várzea et al. 1985)

Resistência Incompleta (R.I.) em derivados de HDT no campo

Cultivar “Cauvery” (Catimor Hw26/5) – Mostrou R. I. apenas nos primeiros anos após aparecimento da ferrugem na Índia

Cultivar “Chandragiri” (Sarchimor) - ? Resistência completa e R. I. na India

Cultivar “Colômbia” Var. Colômbia (HDT CIFC 1343). Apresenta R. I. em algumas plantas na Colômbia

Cultivar Icatú ? Qual a severidade da doença agora e quando apareceram os primeiros cafeeiros Icatú atacados ? É igual ?

A agressividade das raças influencia os resultados da caracterização de resist. incompleta e das análises genéticas quantitativas

Para aumentar a probabilidade de uma população de cafeeiros do tipo Arabica, originada dohíbrido C. arabica x Híbrido de Timor, resistir com êxito aos ataques de parasitas, é necessáriomanter a maior diversidade genética possível entre suas plantas.

Experiência actual mostra:Maior diversidade genética – maior probabilidade de originar novas raças.(“efeito de degrau em degrau”).

Maior diversidade genética – Retarda o desenvolvimento da agressividade denovas raças, podendo dar falsa ideia de existência de “resistênciaincompleta” em cultivares que perderam resistência .

Previsão da durabilidade da resistência de uma cultivar num determinado local

É importante conhecer:

- o espectro de resistência da cultivar- a virulência da população de ferrugem local- a virulência da população de ferrugem local

- Comportamento de todos os genótipos de cafeeiro à sua volta (outras cultivares, bancos de germoplasma, ensaios, campos experimentais, etc)

Perda de resistência durante processo de seleção

Caf.1 Caf.3

Ferrugem no campo

Suscept.

HDT 832/2 x Catuaí

(SH5,6,7,8,9,?) (SH5)x

Resist.

Resist.

Controlo Catuaí

Caf.1 Caf.2

Caf.3

Caf.7

Caf.8Caf.6

Caf. 10Caf. 11

Caf.9 Caf. 12

Caf.510% inferior

10% inferior

5% inferior

18% inferior

25% inferior9% inferior

2% inferior

12% inferior 6% inferior10% inferior30% inferior

Resist.

Resist.

Resist.

Resist.

Resist.

Resist.Resist.

Resist.

Resist.

HDT 832/2 x Catuaí

(SH5,6,7,8,9,?)

S 5 SH5,6

Race II (v5)

(SH5)

Suscept.

x Controlo Catuaí

Ferrugem no campo

Perda de resistência durante processo de seleção

SH5 SH5,6,8

SH5,6

SH5,6,7,9SH5,6,7

SH5,9

SH5,6,7,8,9,? SH?SH7 SH5,7,8

SH5,6,9

5% inferior2% inferior

10% inferior

9% inferior25% inferior

30% inferior 10% inferior6% inferior12% inferior

18% inferior10% inferior

Selection for Durable Resistance to Leaf Rust using Test-Crosses on IAPAR-59 and Tupi IAC 1669-33 cultivars of Coffea arabica

Gustavo Hiroshi Sera*, Tumoru Sera, Dhalton Shiguer Ito, José Alves de Azevedo, João

Lançamento de cultivares com espectro de resistência desconhecido

Gustavo Hiroshi Sera*, Tumoru Sera, Dhalton Shiguer Ito, José Alves de Azevedo, João Siqueira da Mata, Deisy Saori Doi and Claudionor Ribeiro FilhoInstituto Agronômico do Paraná; Área de Melhoramento e Genética Vegetal;

Selecção no campo/em ambiente controlado

Utilização de raças com virulência e agressividade conhecidas

Resistência incompleta ? ou baixa agressividade ? (adaptação/especialização das raças locais a novos genótipos SH)

Explorar:- outras fontes de resistência (novas introduções HDT ?

Perspectivas

Tentar proteger as cultivares resistentes - retardar o aparecimento de novas raças de ferrugem- controlar a distribuição das cultivares no terreno

- outras fontes de resistência (novas introduções HDT ? Sln 11 ? (Índia), etc.- Tolerância de campo- Resistência incompleta- Genes SH com maior eficiência (SH3 ?)- Técnicas culturais (ex. nutrição)

ObrigadoObrigado