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In vitro pollination and fluorescence microscopy for characterization of gametophytic selfincompatibility of Coffea canephora Pierre ex A. Froehner
(Crop Breeding and Applied Biotechnology, 2021-11-20) Souza, Carolina Augusto de; Rocha, Rodrigo Barros; Santos, Maurício Reginaldo Alves dos; Lopes, Tatiane Almeida; Teixeira, Alexsandro Lara; Espindula, Marcelo Curitiba
The objectives of this study were to optimize in vitro pollination and fluorescence microscopy procedures to characterize the gametophytic selfincompatibility of Coffea canephora genotypes. For that purpose, 115 in vitro pollinations were carried out among 30 parent plants of the Conilon (17) and Robusta (13) botanical varieties. Tester plants of compatibility groups I, II, and III were used as pollen grain donors. On the day of anthesis, pollen grains of the donor genotypes were transferred in vitro to one of the sides of the bifid stigma of each receptor flower. After 30 hours, the development of the pollen tubes was evaluated in fluorescence microscopy. Eleven genotypes (37%) were classified in compatibility Group I, thirteen (43%) in Group II, and six (20%) in Group III. In vitro pollination allowed reduction in the time necessary to diagnose compatibility, without exhibiting contamination caused by the presence of pollen grains of non-donor plants.
Variáveis Morfofisiológicas e Produtividade na Pré-seleção de Cafeeiros Cultivados no Cerrado do Planalto Central
(Embrapa Café, 2022-08) Carvalho, Milene Alves de Figueiredo; Silva, Elisângela Aparecida da; Rodrigues, Gustavo Costa; Veiga, Adriano Delly; Guerra, Antonio Fernando
O cultivo do cafeeiro em áreas de Cerrado utiliza o manejo de irrigação com suspensão hídrica no período reprodutivo visando à uniformização da florada, obtendo-se frutos em estádios de maturação mais uniformes e cafés com qualidade. Verificou-se o potencial de algumas variáveis morfofisiológicas em se correlacionar com a produtividade para serem utilizadas na pré-seleção de genótipos de Coffea canephora que melhor se adaptem ao manejo de irrigação utilizado no Cerrado. O experimento foi conduzido na região do Cerrado do Planalto Central avaliando-se sete clones de C. canephora no ano de 2016. As plantas passaram por um período de suspensão da irrigação de 56 dias para a uniformização da florada; as avaliações morfofisiológicas foram realizadas antes e no final do período de suspensão da irrigação e 2 dias e 3 meses após o retorno da irrigação. As variáveis diâmetro dos vasos do xilema, espessura do floema, relação entre o diâmetro polar e equatorial dos estômatos, eficiência quântica potencial do fotossistema II, conteúdo relativo de água e índice de área foliar apresentam potencial de serem utilizadas na pré-seleção de genótipos de Coffea canephora que melhor se adaptem ao manejo de irrigação utilizado no Cerrado, por possuírem relação com a variável produtividade.
Factor analysis for plant and production variables in Coffea canephorain the Western Amazon
(Universidade Federal de Lavras, 2022-06-09) Silva, Gabi Nunes; Barroso, Laís Mayara Azevedo; Cruz, Cosme Damião; Rocha, Rodrigo Barros; Ferreira, Fábio Medeiros
The evaluation of morphological characters related to the hulled coffee yield subsidizes the selection of Coffea canephora plants that combine a set of favorable traits. However, the greater the number of traits considered, the more difficult the selection process becomes. In this context, multivariate analyzes can be useful to overcome this problem. The aim of this study was to identify, in a set of agronomic traits of Coffea canephora, the determining factors of biological phenomena and use these factors to recognize patterns of diversity and similarity from biological complexes of interest to the breeder. To this, eleven morphological descriptors were evaluated of 130 clones of the botanical varieties Conilon and Robusta and intervarietal hybrids over two crop years in the experimental field of Embrapa, in the municipality of Ouro Preto do Oeste, state of Rondônia (RO). To group the traits, the multivariate technique of Factor Analysis was used. The effect of genotype x year interaction was significant for the eleven traits analyzed. Based on the scree plot, three factors were established. Factors were interpreted as architecture, vigor and grains with a satisfactory percentage of explained variability. The inter-pretation of the factors highlighted the importance of the Conilon variety to improve the architecture of the Robusta botanical variety. These results show that it is possible to use factor scores to identify varieties and traits that favor higher production of hulled coffee.
Classification of Coffea canephora clones in botanical varieties by discriminant analysis of the k-nearest neighbors
(Universidade Federal de Viçosa, 2021-11-08) Souza, Marciléia Santos; Ferreira, Fábio Medeiros; Rocha, Rodrigo Barros; Lopes, Maria Teresa Gomes; Oliveira, Leilane Nicolino Lamarão
A strategy for genetic improvement of coffee Coffea canephora plants is to aggregate through artificial crossings the characteristics of the Conilon botanical variety, such as shorter height and drought resistance, with the higher average grain size and resistance to pests and diseases of the Robusta variety. Efficiently separating the clones into these two groups with the aid of appropriate analytical procedures makes field tasks easier for professionals and, thus, allows the systematic production of intervarietal hybrids. This study verifies if the non-parametric discriminant analyzes of the k-nearest neighbors (k-NN) and k-average neighbors (k-AN) would be able to correctly classify 130 coffee clones in their botanical varieties previously designated as Conilon, Robusta and Intervarietal Hybrids populations from ten quantitative agronomic characteristics, including the processed coffee beans yield, considering the existing population genetic divergence. These characteristics were found to be good discriminatory variables and the discriminant analyzes k-NN and k-AN, based on the principle of similarity by neighborhood, classified the clones with high hit rates. The k-AN discriminant analysis was able to better discriminate intervarietal hybrids from the group clones Conilon. The results correctly reflected the genetic diversity between the botanical varieties and intervarietal hybrids of Coffea canephora, allowing us to conclude that these classification methods can assist breeders in the main task of discriminating Conilon from Robusta clones.
Early induction of orthotropic shoots in Coffea canephora
(Universidade Federal de Viçosa, 2020) Espindula, Marcelo Curitiba; Araújo, Larissa Fatarelli Bento de; Schmidt, Raquel; Dias, Jairo Rafael Machado; Rocha, Rodrigo Barros
In Coffea canephora, the number of orthotropic shoots is directly related to plant yield. The objective of this study was to evaluate the vegetative and yield performance of Coffea canephora, from the botanical variety Conilon, under different management systems for early emission of orthotropic shoots. The experiment was carried out in Ouro Preto do Oeste, Rondônia, between November 2011 and May 2014. Three types of management techniques were tested for early induction of orthotropic shoots in coffee trees (T1 = bending of the orthotropic shoot; T2 = apical pruning of the orthotropic shoot, T3 = free growing). The experiment was conducted in a randomized block design with 20 replicates. Each block consisted of a clonal genotype (clone) from the Embrapa Coffee Breeding Program. The techniques pruning and apical pruning were efficient to induce early growth of orthotropic shoots in Coffea canephora, resulting in higher yield in the first commercial bean production.
Tributun: a coffee cultivar developed in partnership with farmers
(Crop Breeding and Applied Biotechnology, 2020) Partelli, Fábio Luiz; Giles, João Antonio Dutra; Oliosi, Gleison; Covre, André Monzoli; Ferreira, Adésio; Rodrigues, Valcir Meneguelli
Tributun is a cultivar of Coffea canephora derived from breeding clones discovered by farmers. It was evaluated at 150 m asl in northern Espírito Santo for yield, plant vigor and pest and disease resistance. The cultivar with six genotypes produces a mean yield of 90.87 bags ha-1 year-1.
Coffea canephora breeding: estimated and achieved gains from selection in the Western Amazon, Brazil
(Universidade Federal de Santa Maria, 2021) Rocha, Rodrigo Barros; Teixeira, Alexsandro Lara; Ramalho, Andre Rostand; Espindula, Marcelo Curitiba; Lunz, Aureny Maria Pereira; Souza, Flavio de França
Gain from selection is an important criterion in quantifying the efficiency of breeding programs. This study quantified the selection gain estimated under experimental conditions and realized gain achieved in the field, seeking to interpret the efficiency of the Coffea canephora selection. For that purpose, we considered experiments that began in 2004 with directed hybridizations to obtain new hybrid progenies. From a breeding population composed of 288 hybrid individuals, 12 genotypes were selected in experimental conditions from 2005 to 2012, with amplitude in the estimated gains from 127.70 to−19.19%. Those genotypes were evaluated from 2012 to 2018 in clonal tests in four environments of the Western Amazon. The environment that exhibited the greatest correlation between the predicted genetic values and the realized genetic gain observed in the field was the environment of Ouro Preto do Oeste, RO (0.67), the location in which the plants were selected, followed by the environments of Alta FlorestaD´Oeste, RO (0.44), Rio Branco, AC (0.43), and Porto Velho, RO (0.37). Experimental conditions showed that the effect due to dominance deviations was approximately three times greater than the additive effect. Nine clones exhibited higher genetic gains in the experimental conditions and at field, and two clones exhibited lower estimated gains and lower field performance.The clone G17-P7 exhibited high genetic gain under experimental conditions and low field performance. The selection in experimental conditions was positively correlated with plant performance in the field (r=0.55), which allows reduction of the original breeding population to a set of more promising clones to be grown in multiple environments, optimizing time and resources.
Beverage quality of Coffea canephora genotypes in the western Amazon, Brazil
(Editora da Universidade Estadual de Maringá - EDUEM, 2021) Morais, Johnnescley Anes de; Rocha, Rodrigo Barros; Alves, Enrique Anastácio; Espindula, Marcelo Curitiba; Teixeira, Alexsandro Lara; Souza, Carolina Augusto de
This study aimed to evaluate the beverage quality of Coffea canephora genotypes in different environments of the western Amazon to assist plant selection and new cultivar development. To analyze beverage quality, samples of cherry coffee beans were collected separately for each genotype from clonal competition trials installed in the municipalities of Ouro Preto do Oeste, Alta Floresta do Oeste, Porto Velho, and Ariquemes in Rondônia State and Rio Branco in Acre State (Brazil). The beverage quality was assessed using the Robusta Cupping Protocol, which attribute to each genotype a score in a range from 0 to 100, highlighting nuances. Analysis of variance and principal components using reference points were used to quantify genotype x environment interaction (G x E). The analysis of variance indicated that genotypic and G x E interaction effects were significant (p < 0.01). By using a centroid dispersion method, we could identify four clones of low, eight of specific (to favorable or unfavorable environments), and seven of broad adaptability to the environments. The clones BRS 2314, 11, and 17 had average quality scores above 80 in all environments, with potential for specialty coffee production. The clones BRS 1216, BRS 3220, and BRS 3193 presented unstable behavior, with beans of higher quality in some of the evaluated environments. Such inconsistency in clone behavior is caused by unpredictable changes in plant performance in different environments. Our results indicate that both genotypic (clones) and G x E interaction effects are important for the expression of coffee beverage quality. However, the clones BRS 3213, BRS 3210, and BRS 2299 had less prominent nuances, with lower potential for specialty coffee production.
Caracterização da autoincompatibilidade gametofítica de acessos de banco ativo de germoplasma de Coffea canephora
(Embrapa Café, 2019-10) Souza, Carolina Augusto de; Vieira Júnior, José Roberto; Santos, Maurício Reginaldo Alves dos; Teixeira, Alexsandro Lara; Ramalho, André Rostand; Espindula, Marcelo Curitiba; Ferrão, Maria Amélia Gava; Rocha, Rodrigo Barros
O Coffea canephora é uma espécie alógama que apresenta autoincompatibilidade gametofítica (AIG), de expressão governada por um único gene multialélico, identificado pela letra S. Na cafeicultura clonal o plantio de clones não compatíveis pode reduzir a produtividade e a qualidade dos grãos devido a menor eficiência da polinização e aumento na taxa de grãos do tipo moca. O objetivo desse trabalho é caracterizar a autoincompatibilidade de acessos do Banco de Germoplasma da Embrapa quantificando a diversidade alélica e genotípica de uma população de melhoramento, fornecendo subsídios para manipulação dessa característica no desenvolvimento de novas variedades. Para isso foram realizadas hibridações in vitro entre 28 genótipos de um campo de hibridação contendo 80 matrizes das variedades botânicas Conilon e Robusta. Os procedimentos de hibridação in vitro se iniciaram um dia antes da antese, com a proteção dos ramos doadores utilizando sacos de papel do tipo kraft de 55x25cm e transferência dos estigmas das plantas receptora para meio de cultura (sacarose 10%). Os genótipos doadores de grãos de pólen BRS 1216, BRS 2299 e BRS 3193 foram utilizados como plantas testadoras dos grupos de compatibilidade I, II e III respectivamente. A polinização in vitro foi realizada no dia da antese com a raspagem dos grãos de pólen que é colocado em contato com apenas um dos dois estigmas de cada pistilo bífido. A compatibilidade das hibridações foi avaliada utilizando coloração com azul de anilina a 1% para visualização do desenvolvimento dos tubos polínicos utilizando microscopia de fluorescência. A eficiência de polinização foi estimada pela relação entre o número de estigmas fertilizados e o número total de estigmas polinizados. A utilização de plantas testadoras dos grupos de compatibilidade permitiu reduzir o número de hibridações necessárias para caracterizar os genótipos das plantas. A polinização in vitro resultou em uma taxa média de pegamento de 60,3% com amplitude de 11 a 85% de pegamento nas hibridações compatíveis. Entre os 28 clones caracterizados 17 genótipos (61%) foram incompatíveis com a planta testadora do grupo I, 5 clones (18%) apresentaram incompatibilidade com a planta testadora do grupo II e 6 clones (21%) foram incompatíveis com o testador do grupo III. Os resultados parciais da caracterização dessa população de melhoramento indicam a distribuição dos genótipos em três grupos de compatibilidade com as frequências dos alelos S 1 , S 2 e S 3 , estimadas em 0,39, 0,41 e 0,20 respectivamente. Apesar da diferença observada entre as frequências alélicas, as frequências genotípicas não diferem das proporções esperadas para uma população em Equilíbrio de Hardy Weinberg (EHW), com 1% de probabilidade. A caracterização do genótipo do gene S é importante, impactando na eficiência de polinização desse cultivo, com o favorecimento natural de cruzamentos compatíveis.
Produtividade de cafeeiros Coffea canephora fertilizados com diferentes níveis do formulado 20-00-20 em condições de sequeiro
(Embrapa Café, 2019-10) Espindula, Marcelo Curitiba; Torres, Josemar Dávila; Araújo, Larissa Fatarelli Bento de; Marcolan, Alaerto Luiz; Campanharo, Marcela; Rocha, Rodrigo Barros
Informações sobre o manejo de plantas clonais de Coffea canephora de alto rendimento agronômico na Amazônia, ainda são restritas, especialmente no que se refere ao aspecto nutricional, o que incentiva estudos visando ajustes para maior eficiência do sistema de cultivo. Assim, o objetivo neste estudo foi avaliar a influência de níveis de adubação nitrogenada e potássica sobre a produtividade de cafeeiros C. canephora, em condições de sequeiro na Amazônia Ocidental. O experimento foi conduzido em Porto Velho – RO, em esquema de parcelas subdivididas no tempo, composto pela combinação de 6 doses de fertilizantes (0; 250; 500; 1.000; 2.000 e 3.000 kg ha -1 do formulado 20-00-20 e 3 anos de avaliação (safras 2014, 2015 e 2016). Foi observado interação entre os fatores doses e anos de avaliação. Para efeito de dose dentro de cada safra foi evidenciado comportamento exponencial com produções máximas de 51, 114 e 79 sacas ha -1 nas doses de 3.000 kg do formulado 20-00-20 para as safras de 2014, 2015 e 2016, respectivamente. Este comportamento foi refletido nas produtividades média e acumulada das três safras. Quanto o efeito de safras dentro de cada dose, a safra do ano de 2015 apresentou maior produtividade. Para a eficiência do uso dos fertilizantes, o comportamento foi exponencial decrescente apresentando maior eficiência na menor dose. Concluiu- se que, o aumento das doses do formulado promove incremento exponencial da produtividade e decréscimo na eficiência do uso de fertilizantes por cafeeiros C. canephora.

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