1) O documento discute a durabilidade da resistência do cafeeiro à ferrugem Hemileia vastatrix e o surgimento de novas raças fisiológicas capazes de superar cultivares resistentes. 2) As principais fontes de resistência utilizadas historicamente (HDT 832/1 e HDT 832/2) mostraram suscetibilidade pela primeira vez na Índia em 2009. 3) Isso representa uma ameaça para as cultivares derivadas desses híbridos utilizadas em todo o mundo.

2. 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

3. 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 . Portugal 1955

4. 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

5. Malawi Zimbabwe Quénia Tanzânia China Filipinas Timor Vietname Brasil Colômbia Tailândia Índia 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)

6. Catimor. Tailândia Hw 26/5

7. Catimor. Tailândia Hw 26/5

8. Catimor. Tailândia Hw 26/5

9. Catimor. Tailândia Hw 26/5

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

11. Tailândia . Banco germoplasma. Universidade Chiang Mai. Icatú

12. Tailândia . Banco germoplasma. Univ. Chiang Mai Híbrido de Timor Susceptível ferrugem

13. Tailândia . Banco germoplasma. Univ. Chiang Mai H17 = CIFC 34/13 (S. 353 x HDT 832/2) S.353 = Selecção indiana (SH2,3,5)

14. Tailândia. Doi Muser coffee. Sarchimor

16. Catimor. Índia CIFC Hw 26/7 Irmão do progenitor da cultivar “Oeiras” (HW 26/5)

17. Catimor. Índia CIFC 7961/41 (F5 de Hw 26/5)

19. 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 Cultivar “Chandragiri” (Sarchimor) Índia

24. 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

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

26. 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

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

28. 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

29. 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 ”

30. 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)

31. 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 ….

32. O que são raças fisiológicas? Como se originam ? A perda de resistência nas cultivares de cafeeiro deve-se ao aparecimento de novas raças fisiológicas

33. Amostra 1 RESIST . SUSCEPT . Cafeeiro A Cafeeiro B Amostra 2 SUSCEPT . RESIST . Diferenciador 1 Diferenciador 2 Raça I Raça II Raças fisiológicas de ferrugem Inoculação de amostras de ferrugem

34. * Substituído por CIFC 110/5 S4 - Agaro (SH 4,5), Grupo fisiológico “J” Cafeeiros diferenciadores de raças 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 S H 5,7 or S H 5,7,9

35. 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

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

37. Na Índia 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

38. S H 1, 2, 4, 5 – C. arabica S H 3 - C. liberica S H 6, 7, 8, 9 - C. canephora A resistência à ferrugem em cafeeiros é condicionada por genes (S H )

39. 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

40. Teoria do gene-a-gene de Flor v 3, v5 v 1, v5 v1,v3,v4, v5 ,v6,v7,v8,v9 Ferrugem Cafeeiro Kent´s v 5 Não virulenta Não virulenta virulenta virulenta S H 2,5 Não virulenta v 2,5 Não virulenta v1, v2 ,v3,v4, v5 ,v6,v7,v8,v9 Exemplo:

41. Conceito de gene-a-gene de Flor interação S H 1 - S H 9 v1 - v 9 Cafeeiro Ferrugem Inferidos Susceptível Resistente Genes de resistência Genes de virulência Caracterizados

42. Cafeeiro CIFC 110/5 (S H 4 , 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

43. 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

44. Isol. 178 c (v1,2,3,4, 5 ) – raça XVI Caturra S H 5 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 S H 1,2,3,4,5

45. S H 5 S H 1 , 5 S H 1, 2 , 5 S H 2, 3, 4 , 5 S H 1, 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 virulência Cultivares resistentes “ de degrau em degrau ” as ferrugens adquirem novos genes de virulência

46. Principais factores (não controlados pelo homem) que contribuem para a disseminação da ferrugem no campo Água chuva – planta/planta Vento – planta/planta; cafezal/cafezal

47. Catuaí - S H 5 Kent´s – S H 2,5 Raça II – v5 S H 2,3,5 S H 2,3,4,5 S H 1,2,3,4,5 Raça XVI - v 1 ,2,3,4,5 Raça I – v 2 ,5 Raça VIII – v2, 3 ,5 Raça XIV – v 2,3 ,4 ,5 Disseminação da ferrugem no campo

48. 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

49. Catuaí - S H 5 Kent´s – S H 2,5 Raça II – v5 S H 2,3,5 S H 2,3,4,5 S H 1,2,3,4,5 Raça XVI - v 1 ,2,3,4,5 Raça I – v 2 ,5 Raça VIII – v2, 3 ,5 Raça XIV – v 2,3 ,4 ,5 Cultivar composta “Iarana 73” e “Iarana” 74

50. Catuaí - S H 5 Kent´s – S H 2,5 Raça II – v5 S H 2,3,5 S H 2,3,4,5 S H 1,2,3,4,5 Raça XVI - v 1 ,2,3,4,5 Raça I – v 2 ,5 Raça VIII – v2, 3 ,5 Raça XIV – v 2,3 ,4 ,5 Banco de Germoplasma

51. “ Como o melhorador condiciona a evolução da virulência nas populações de ferrugem pela manipulação dos genes de resistência S H ” Exemplo: ÍNDIA

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

53. Cruzamentos duplos envolvendo HDT 65 th Annual Report of the Coffee Board for the year 2004-05 .

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

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

56. Campo experimental - Ensaio Catimor Estação experimental Thandigudi (Estado Tamil Nadu) Sarchimor Catimor x Sarchimor 100% Susceptível ± 5% Susceptível 100% Resistente (HW 26/5) ÍNDIA Bloco A Bloco B Bloco C

57. Será possível retardar ou impedir o aparecimento de novas raças de ferrugem ? tentar evitar o efeito “de degrau em degrau” Como ?

58. Bancos de germoplasma (controlo da ferrugem com fungicidas?) Cafeeiros susceptíveis nos ensaios experimentais (erradicar ?) Derivados de HDT várias combinações de S H 5 ,6,7,8,9,? C. canephora Várias combinações de S H 6,7,8,9.? Proximidade das plantações/campos experimentais (evitar ?) Comportamento do Catimor (Hw 26/5) no Vietname ! Efeito “ de degrau em degrau ”

59. 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

60. 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

62. 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

63. 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 .

65. Perda de resistência durante processo de seleção Caf.1 Caf.2 Caf.3 Caf.7 Caf.8 Caf.6 Caf. 10 Caf. 11 Caf.9 Caf. 12 Caf.5 Ferrugem no campo Suscept. 10% inferior 10% inferior 5% inferior 18% inferior 25% inferior 9% inferior 2% inferior 12% inferior 6% inferior 10% inferior 30% inferior HDT 832/2 x Catuaí (S H 5,6,7,8,9,?) (S H 5) x Resist . Resist . Resist . Resist . Resist . Resist . Resist . Resist . Resist . Resist . Controlo Catuaí

66. HDT 832/2 x Catuaí (S H 5,6,7,8,9,?) S H 5 S H 5,6,8 S H 5,6 S H 5,6,7,9 S H 5,6,7 S H 5,9 S H 5,6,7,8,9,? S H ? S H 7 S H 5,7,8 S H 5,6,9 5% inferior 2% inferior 10% inferior 9% inferior 25% inferior 30% inferior 10% inferior 6% inferior 12% inferior 18% inferior 10% inferior Race II (v5) (S H 5) Suscept. x Controlo Catuaí Ferrugem no campo Perda de resistência durante processo de seleção

67. 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 Filho Instituto 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 S H )

69. Obrigado