INSTITUTO DE INVESTIGAÇÃO CIENTÍFICA TROPICAL IICT
CENTRO DE INVESTIGAÇÃO DAS FERRUGENS DO CAFEEIRO - CIFC Portugal
Durabilidade da resistência do cafeeiro a Hemileia vastatrix situação actual e perspectivas Vítor Várzea
Centro de Investigação das Ferrugens do Cafeeiro (CIFC) Portugal 1955
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 Villa Sarchi Caturra Catuaí
x HDT CIFC 832/1 – Catimor x HDT CIFC 832/2 – Sarchimor x HDT CIFC 1343 – Catimor “var. Colômbia” x HDT CIFC 2570* – Paraíso, Sacramento, etc *UFV/EPAMIG
O Híbrido de Timor (HDT) tem sido considerado por muitos como solução para o controlo da ferrugem (cultivares resistentes)
Comportamento em relação à ferrugem de diferentes cultivares de cafeeiro em vários países Malawi Zimbabwe Quénia Tanzânia China Filipinas Timor Vietname Brasil Colômbia Tailândia Índia
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. Tail창ndia Hw 26/5
Catimor. Tail창ndia Hw 26/5
Catimor. Tail창ndia Hw 26/5
Catimor. Tail창ndia Hw 26/5
Tail창ndia. Campo germoplasma. Universidade Chiang Mai. L C 1669
Tailândia. Banco germoplasma. Universidade Chiang Mai. Icatú
Tailândia. Banco germoplasma. Univ. Chiang Mai
Híbrido de Timor Susceptível ferrugem
Tailândia. Banco germoplasma. Univ. Chiang Mai
H17 = CIFC 34/13 (S. 353 x HDT 832/2) S.353 = Selecção indiana (SH2,3,5)
Tail창ndia. 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 - Mostrou elevada resistência à ferrugem nos primeiros anos. - Esgota ao fim de 4-6 produções
- Fertilização, irrigação, controlo químico – elevada produção
“Catimor is a baby ” – só para cafeicultores ricos !
Catimor. Índia CIFC Hw 26/7
Irmão do progenitor da cultivar “Oeiras” (HW 26/5)
Catimor. Ă?ndia CIFC 7961/41 (F5 de Hw 26/5)
Índia Cultivar “Chandragiri” (Sarchimor) 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 anos Médio 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
Descobertas recentes 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.
HDT 832/1 inoculado no CIFC com ferrugem colectada num clone de HDT 832/1 na Ă?ndia (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 Ameaça para as cultivares derivadas destes híbridos 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 ?
Qual será a capacidade destas novas raças para atacar outras fontes de resistência ?
“ 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
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)
...
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 ….
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 perda de resistência nas cultivares de cafeeiro deve-se ao aparecimento de novas raças fisiológicas
O que são raças fisiológicas? Como se originam ?
Raças fisiológicas de ferrugem
Cafeeiro A Diferenciador 1
Cafeeiro B Diferenciador 2
Inoculação de amostras de ferrugem
RESIST.
SUSCEPT.
Amostra 1
Raça I
SUSCEPT.
RESIST.
Amostra 2
Raça II
Cafeeiros diferenciadores de raças de ferrugem Grupos fisiológicos
Designação (CIFC)
Genes de resistência
β
849/1-Matari
S H?
α
128/2 - Dilla & alghe
SH1
*ץ
635/2 - S. 12 Kaffa *
SH4
E
63/1 - Bourbon
SH5
R
1343/269 - HDT
SH6
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
SH?
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?
7960/15 - Catimor
SH 5,7 or SH 5,7,9
Ainda não designado
* Substituído por CIFC 110/5 S4 - Agaro (SH 4,5), Grupo fisiológico “J”
Raças fisiológicas com virulência para variedades tradicionais de C. arabica 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 com virulência para alguns híbridos interespecíficos tetraplóides (ex. Icatú e derivados de HDT) XXII - v 5, 6 XXV - v 2, 5, 6,? XXVI - v 4, 5, 6 XXVII - v 1, 4, 6 XXVIII - v 2, 4, 5,6 XXIX - v 5, 6,7,8,9 XXX - v 5, 8 XXXI - v 2, 5, 6,9 XXXII - v 6,? XXXIII - 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
Na �ndia foram caracterizadas recentemente 5 novas raças de ferrugem: v1,2,3,4,5,8 v1,2,5,6,7,9 v2,5,6,7,8,9 v1,2,5,6,7,8,9 v1,2,5,6,7,9
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
Os genes de virulência (v) em H. vastatrix são inferidos pela aplicação do conceito de gene-agene de Flor
Teoria do gene-a-gene de Flor Para cada gene condicionando a resistência na planta, há um correspondente gene de virulência no agente patogénico.
Teoria do gene-a-gene de Flor Exemplo:
Ferrugem v5
Cafeeiro Kent´s SH 2,5
Não virulenta
v 1,v5 Não virulenta v 3,v5 Não virulenta v 2,5
virulenta
v1,v3,v4,v5,v6,v7,v8,v9 Não virulenta v1,v2,v3,v4,v5,v6,v7,v8,v9
virulenta
Conceito de gene-a-gene de Flor
interação Cafeeiro
Ferrugem
SH1 - SH 9
v1 - v 9
Genes de resistência
Caracterizados
Genes de virulência Susceptível
Resistente
Inferidos
Raças de ferrugem sintetizadas no CIFC Isol. 22 (v2,5) – Raça I
Amostra ferrugem da Tanzânia (1953)
Inoculada várias vezes Cafeeiro CIFC 110/5 (SH4,5)
Isol. 22 a (v2,4,5) – Raça XXIV NOVA RAÇA
1963
Resistente
Exemplo recente no CIFC com HDT 832/1 e HDT 832/2 Ferrugem Índia isol. CIFC 3302
Susceptível
Ferrugem Índia isol. CIFC 3305
Susceptível
HDT 832/1
HDT 832/2 Resistente
Susceptível
HDT 832/1 ≠ HDT 832/2
Os isolados são diferentes Nova raça virulenta para HDT 832/1 e HDT 832/2
Raças de ferrugem perdem virulência no CIFC Isol. 178 c (v1,2,3,4,5) – raça XVI
Inoculada várias vezes
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
Novas raças. Como se originam ? Mutação - Pressão selecção
Cultivares resistentes SH 2, 3, 4, 5
-
SH1, 2, 3, 5
“de degrau em degrau” as Passo a passo as ferrugens adquirem ferrugens adquirem novos novos genesgenes de virulência de virulência
v 1, 2, 3,4, 5 -
v 1, 2, 3, 5
SH 1, 2, 5
-
SH1, 5 Maioria das variedades comerciais (Catuaí, Mundo Novo, etc)
v 1, 2, 5 -
v 1, 5
SH5
-
v 5 – Raça II
Principais factores (não controlados pelo homem) que contribuem para a disseminação da ferrugem no campo Água chuva – planta/planta Vento – planta/planta; cafezal/cafezal
Disseminação da ferrugem no campo Raça VIII – v2,3,5 Raça XIV – v 2,3,4,5
Raça XVI - v1,2,3,4,5
SH 2,3,5
Raça I – v2,5
SH 2,3,4,5
Raça II – v5 SH 1,2,3,4,5 Kent´s – SH2,5 Catuaí - SH5
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
Cultivar composta “Iarana 73” e “Iarana” 74 Raça VIII – v2,3,5 Raça XIV – v 2,3,4,5
Raça XVI - v1,2,3,4,5
SH 2,3,5
Raça I – v2,5
SH 2,3,4,5
Raça II – v5 SH 1,2,3,4,5 Kent´s – SH2,5 Catuaí - SH5
Banco de Germoplasma Raça VIII – v2,3,5 Raça XIV – v 2,3,4,5
Raça XVI - v1,2,3,4,5
SH 2,3,5
Raça I – v2,5
SH 2,3,4,5
Raça II – v5 SH 1,2,3,4,5 Kent´s – SH2,5 Catuaí - SH5
Exemplo:
“ Como o melhorador condiciona a evolução da virulência 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 HDT 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 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.
ÍNDIA Campo experimental - Ensaio Estação experimental Thandigudi (Estado Tamil Nadu)
Bloco A
Catimor
Bloco B
Sarchimor
(HW 26/5)
100% Susceptível
100% Resistente
Bloco C Catimor x Sarchimor ± 5% Susceptível
Será possível retardar ou impedir o aparecimento de novas raças de ferrugem ?
Como ? tentar evitar o efeito “de degrau em degrau”
Efeito “de degrau em degrau” Bancos de germoplasma (controlo da ferrugem com fungicidas?)
Cafeeiros susceptíveis nos ensaios experimentais (erradicar ?)
Proximidade das plantações/campos experimentais (evitar ?)
Derivados de HDT várias combinações de SH5,6,7,8,9,?
C. canephora Várias combinações de SH6,7,8,9.?
Comportamento do Catimor (Hw 26/5) no Vietname !
PATOGENICIDADE 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 !
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 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) . Foi encontrada resistência incompleta . (Várzea et al. 1985) 2. (ENSAIO 2000). Raças colhidas em Cauvery/Catimor na India em 1999. Verificada ausência de resistência incompleta. Igual ao controlo susceptível Caturra
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
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 do híbrido C. arabica x Híbrido de Timor, resistir com êxito aos ataques de parasitas, é necessário manter 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 Ferrugem no campo
HDT 832/2 x Catuaí (SH5,6,7,8,9,?) x
Controlo Catuaí
(SH5)
Resist.
Suscept.
Caf.1
Resist.
2% inferior
10% inferior
Resist.
10% inferior Resist.
Caf.7
Resist.
25% inferior
Caf.9
Resist.
12% inferior
5% inferior
Caf.2
Resist.
Caf.8
Caf.3
Caf. 10
30% inferior
Resist.
Caf.6
Caf.5 18% inferior
9% inferior Resist.
Caf. 11 10% inferior
Resist.
Caf. 12 6% inferior
Perda de resistência durante processo de seleção Race II (v5)
HDT 832/2 x Catuaí (SH5,6,7,8,9,?)
x
Ferrugem no campo
(SH5)
Controlo Catuaí
Suscept.
SH5,6
SH5
5% inferior
SH5,6,8
2% inferior
10% inferior
SH5,6,7
10% inferior
SH5,6,7,9
25% inferior
SH7
12% inferior
SH5,6,7,8,9,? 30% inferior
SH5,9
SH5,6,9
18% inferior
9% inferior
SH? 10% inferior
SH5,7,8
6% inferior
Lançamento de cultivares com espectro de resistência desconhecido Selection for Durable Resistance to Leaf Rust using TestCrosses 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 Filho
Instituto 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)
Perspectivas Tentar proteger as cultivares resistentes - retardar o aparecimento de novas raças de ferrugem - controlar a distribuição das cultivares no terreno
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)
Obrigado