CENTRO DE INVESTIGAÇÃO DAS FERRUGENS DO CAFEEIRO - CIFC

INSTITUTO DE INVESTIGAÇÃO CIENTÍFICA TROPICAL

IICT

Durabilidade da resistência do cafeeiro a Hemileia vastatrix situação actual e perspectivas

Portugal

Vítor Várzea

Centro de Investigação das Ferrugens do Cafeeiro (CIFC)

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.

Portugal1955

Portugal1955

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

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

*UFV/EPAMIG

MalawiZimbabweQuéniaTanzâniaChinaFilipinasTimor VietnameBrasilColômbiaTailândiaÍndia

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)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

- Fertilização, irrigação, controlo químico – elevada produção

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

ÍNDIA

Cultivar “Cauvery”/Catimor Sln. 12

- Introduzida na India pelo CIFC em 1981 (F5 e F6 de Hw26/5)- 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 1975 pelo 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

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

Cultivar “Chandragiri” (Sarchimor)

Índia

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

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

Descobertas recentes

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.

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

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 passa apenas em território indiano ou poderá acontecer também noutros países ?

Ameaça para as cultivares derivadas destes híbridos

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

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

Tempo (prolongado)

Área (extensa)

(Roy Johnson, 1981)

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

... a resistência só pode ser identificada como sendo durável quando a cultivar é extremamente usada na agricultura por largos períodos de tempo e em ambiente favorável ao desenvolvimento de doença.Por esta razão, a durabilidade da resistência pode apenas ser identificada pelo histórico da cultivar ao longo dos anos de cultivo. O fato é que ainda não se conhece inteiramente as causas da resistência durável, nem como distingui-la da resistência não durável, nem mesmo que critério usar para decidir se dada resistência é durável. A questão é como identificar resistência durável 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

Amostra 1RESIST. SUSCEPT.

Cafeeiro A Cafeeiro B

Amostra 2SUSCEPT. RESIST.

Diferenciador 1 Diferenciador 2

Raça I

Raça II

Raças fisiológicas de ferrugem

Inoculação de amostras de ferrugem

Grupos fisiológicos Designação (CIFC) Genes de resistência

β 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 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”

Cafeeiros diferenciadores de raças de ferrugem

II - v 5

I - v 2, 5

III - v 1, 5

VII - v 3, 5

XV - v 4, 5

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 ?

Raças fisiológicas com virulência para variedades tradicionais de C. arabica

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

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

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

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-se a ser caracterizadas

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

Na Índia foram caracterizadas recentemente 5 novas raças de ferrugem:

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

SH1, 2, 4, 5 – C. arabica

SH 3 - C. liberica

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

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

Teoria do gene-a-gene de Flor

Para cada gene condicionando a resistência na planta, há um correspondente gene de virulência no agente patogénico.

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

v 3,v5

v 1,v5

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

Ferrugem

CafeeiroKent´s

v 5 Não virulenta

Não virulenta

virulenta

virulenta

SH 2,5

Não virulenta

v 2,5

Não virulenta

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

Exemplo:

Conceito de gene-a-gene de Flor

interação

SH1 - SH 9 v1 - v 9

Cafeeiro Ferrugem

InferidosSusceptível Resistente

Genes de resistência

Genes de virulência

Caracterizados

Cafeeiro CIFC 110/5 (SH4,5)

Isol. 22 (v2,5) – Raça I

Isol. 22 a (v2,4,5) – Raça XXIV

Amostra ferrugem da Tanzânia (1953)

Inoculada várias vezes

NOVA RAÇA 1963

Raças de ferrugem sintetizadas no CIFC

HDT 832/1

Ferrugem Índia isol. CIFC 3302

Ferrugem Índia isol. CIFC 3305

Susceptível

Resistente

HDT 832/1 ≠ HDT 832/2

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

Susceptível

HDT 832/2

Resistente

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

Caturra SH5

Inoculada várias vezes

PERDEU GENES DE VIRULÊNCIA

Raças de ferrugem perdem virulência no CIFC

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

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)

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

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

Água chuva – planta/planta

Vento – planta/planta; cafezal/cafezal

Catuaí - SH5

Kent´s – SH2,5

Raça II – v5

SH 2,3,5

SH 2,3,4,5

SH 1,2,3,4,5

Raça XVI - v1,2,3,4,5

Raça I – v2,5

Raça VIII – v2,3,5

Raça XIV – v 2,3,4,5

Disseminação da ferrugem no campo

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: 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

Catuaí - SH5

Kent´s – SH2,5

Raça II – v5

SH 2,3,5

SH 2,3,4,5

SH 1,2,3,4,5

Raça XVI - v1,2,3,4,5

Raça I – v2,5

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 2,3,5

SH 2,3,4,5

SH 1,2,3,4,5

Raça XVI - v1,2,3,4,5

Raça I – v2,5

Raça VIII – v2,3,5

Raça XIV – v 2,3,4,5

Banco de Germoplasma

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

Exemplo:

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

Catimor

Estação experimental Thandigudi (Estado Tamil Nadu)

SarchimorCatimor

x Sarchimor

100% Susceptível

± 5%Susceptível

100% Resistente

(HW 26/5)

ÍNDIA

Bloco A Bloco B Bloco C

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

tentar evitar o efeito “de degrau em degrau”

Como ?

Bancos de germoplasma (controlo da ferrugem com fungicidas?)

Cafeeiros susceptíveis nos ensaios experimentais (erradicar ?)

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 !

Efeito “de degrau em degrau”

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

Agressividade – taxa de colonização dos tecidos (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 !

PATOGENICIDADE

Experiência no CIFC

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

A agressividade varia em isolados da mesma raça

A ferrugem aumenta e diminui o nível de 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

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

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

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

1 . (ENSAIO 1985). Raça XXIX (isolado tipo CIFC 1321) proveniente de de 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 de novas raças, podendo dar falsa ideia de existência de “resistência incompleta” 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

- 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.2

Caf.3

Caf.7

Caf.8Caf.6

Caf. 10Caf. 11

Caf.9 Caf. 12

Caf.5

Ferrugem no campo

Suscept.

10% inferior

10% inferior

5% inferior

18% inferior

25% inferior9% inferior

2% inferior

12% inferior 6% inferior10% inferior30% inferior

HDT 832/2 x Catuaí

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

Resist.

Resist.

Resist.

Resist.

Resist.

Resist.

Resist.Resist.

Resist.

Resist.

Controlo Catuaí

HDT 832/2 x Catuaí

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

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

Race II (v5)

(SH5)

Suscept.

x Controlo Catuaí

Ferrugem no campo

Perda de resistência durante processo de seleção

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 Siqueira da Mata, Deisy Saori Doi and Claudionor Ribeiro FilhoInstituto Agronômico do Paraná; Área de Melhoramento e Genética Vegetal;

Lançamento de cultivares com espectro de resistência desconhecido

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

Perspectivas

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

Obrigado