Coffea canephora breeding: estimated and achieved gains from selection in the Western Amazon, Brazil / Melhoramento do Coffea canephora: ganhos de seleção estimados e realizados na Amazônia Ocidental

ABSTRACT: 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.

RESUMO: O ganho com a seleção é um dos critérios mais importantes para avaliar a eficiência de programas de melhoramento de plantas. O objetivo desse trabalho é quantificar a associação entre o ganho de seleção estimado em condições experimentais e o ganho de seleção realizado em campo, buscando quantificar a eficiência do melhoramento do Coffea canephora. Para isso, foram considerados experimentos iniciados com a hibridação direcionada para obtenção de progênies no ano de 2004, a avaliação de testes de progênies em condições experimentais no período de 2005 a 2012, e avaliações em diferentes ambientes da Amazônia Ocidental no período de 2012 a 2018. De uma população composta por 288 indivíduos estruturados em nove progênies de irmãos completos foram selecionados 12 genótipos com amplitude de 127,70 a -19,19% em suas estimativas de ganho com a seleção, para serem avaliados em quatro ambientes da Amazônia Ocidental. O ambiente que apresentou maior correlação entre os valores genéticos preditos e o ganho realizado foi Ouro Preto do Oeste - RO (0,67), local em que as plantas foram selecionadas, seguido pelos ambientes de Alta Floresta D´Oeste - RO (0,44), Rio Branco - AC (0,43) e Porto Velho - RO (0,37). Avaliações em condições experimentais mostraram que os efeitos devido aos desvios de dominância foram aproximadamente três vezes maiores do que os efeitos aditivos. Nove clones apresentaram maiores estimativas de ganho em condições experimentais e nos ensaios de campo, e dois clones apresentaram menores estimativas em ambas condições. O clone G17-P7 apresentou altas estimativas de ganho em condições experimentais e baixo desempenho em campo. A seleção em único ambiente esteve positivamente correlacionada com o desempenho dos cafeeiros em campo (r=0,55), permitindo reduzir a população de melhoramento original em um conjunto de clones de maior potencial agronômico.

Adaptability and stability of Coffea canephora Pierre ex Froehner genotypes in the Western Amazon / Adaptabilidade e estabilidade de genótipos de Coffea canephora Pierre ex Froehner na Amazônia Ocidental

ABSTRACT: The development of Coffea canephora cultivars is based on the characterization of genotype × environment interaction, which is interpreted to quantify the differential behavior of clones at different cultivation sites. The objective of this research was to study the genotype x environment interaction aiming to select clones of broad and specific adaptation to different environments of the Western Amazon. Twelve clones with hybrid characteristics of the botanical varieties Conilon and Robusta and four open pollinated clones, had their performance evaluated in comparison with four controls. The genotype × environment interaction was interpreted based on the environmental quality index, the non-parametric estimator of Lin and Binns, 1988 and on the dispersion of the centroid method. Effects of the genotypes, environment, and genotype × environment interaction were all significant (p<0.01). The environmental quality index (Ij) classified three environments as favorable for coffee production. In terms of the Lin and Binn's estimator (Pi), hybrid genotypes 16, 10, 13, 09 and 14 presented lower Pi indices than others, and were classified as being more stable. Five clones of low adaptability, seven clones of specific adaptability to favorable or unfavorable environments and two clones of broad adaptability to all environments were identified interpreting the dispersion of the centroid method.

RESUMO: O desenvolvimento de novas cultivares de Coffea canephora fundamenta-se na caracterização do comportamento diferenciado dos clones em diferentes locais de cultivo. O objetivo deste trabalho foi estudar a interação genótipo x ambientes visando selecionar clones de adaptação ampla e específica à diferentes ambientes da Amazônia Ocidental. Doze clones com características híbridas das variedades botânicas Conilon e Robusta e quatro clones provenientes de polinização aberta tiveram seu desempenho avaliado em comparação com quatro testemunhas. Os métodos utilizados para quantificar a interação genótipo x ambientes foram o estimador não paramétrico de Lin & Binns e a dispersão do método centroide. A análise de variância indicou que os efeitos de genótipos, de ambiente e da interação G x A foram significativos (p<0,01). O índice de qualidade ambiental (Ij) permitiu classificar três ambientes favoráveis em relação a sua contribuição para o desempenho das plantas. Os genótipos híbridos 16, 10, 13, 9 e 14 apresentaram menores índices de Pi, tendo sido ranqueados como mais estáveis, apresentando produtividade média superior ao desempenho das testemunhas. Cinco clones de baixa adaptabilidade, sete clones de adaptabilidade específica a ambientes favoráveis ou desfavoráveis e dois clones de ampla adaptabilidade foram identificados interpretando a dispersão no plano do método centroide.

Selection of Coffea canephora parents from the botanical varieties Conilon and Robusta for the production of intervarietal hybrids / Seleção de genitores de Coffea canephora das variedades botânicas Conilon e Robusta visando à produção de híbridos intervarietais

ABSTRACT: The objective of this research was to quantify the genetic divergence of potential Coffea canephora parents, with the goal of developing progenies that associate the best traits of the Conilon and Robusta botanical varieties for hybrid vigor expression. Thus, 10 morphological and productive characteristics of 130 clones of Conilon and Robusta botanical varieties and their intervarietal hybrids were evaluated over 2 years. The experiment was conducted in a randomized block design with four replicates of four plants per plot. For selection of parents, the main component analysis was used to associate values with reference points obtained from the average of each botanical variety. The first two principal components allowed for the separation of the botanical varieties representing the variability contained in the original data with 76% for the first year and 69% for the second year. Although, the genotype × years interaction had significant effects, there were minor differences in the grouping from one year to the next, which is associated with the higher repeatability estimates observed in this study. It was observed that crosses with the 16-1-81I, 9-1-82L, and 13-1-61I parents of the botanical variety Robusta and the 167I, 890E, and 130I parents of the Conilon botanical variety presented greater potential for obtaining selection gains.

RESUMO: O objetivo deste trabalho foi quantificar a divergência genética entre matrizes de C. canephora visando desenvolver progênies que associem características das variedades botânicas Conilon e Robusta à expressão do vigor do híbrido. Para isso, foram avaliadas dez características morfológicas e produtivas de 130 clones das variedades botânicas Conilon, Robusta e de híbridos intervarietais, ao longo de dois anos, em delineamento de blocos casualizados com quatro repetições de quatro plantas por parcela. Para seleção de genitores foi utilizada a técnica de componentes principais associada a pontos referenciais obtidos a partir da média de cada variedade botânica. Os dois primeiros componentes principais permitiram a separação das variedades botânicas e dos híbridos intervarietais com uma representação da variabilidade contida nos dados originais de 76% no primeiro ano e 69% no segundo ano. Apesar da significância da interação genótipos x anos, observou-se pouca diferença no agrupamento ao longo do tempo, o que está associado às maiores estimativas de repetibilidade observadas nesse estudo. Observou-se que as matrizes 16-1-81I, 9-1-82L e 13-1-61I da variedade botânica Robusta e as matrizes 167I, 890E e 130I da variedade botânica Conilon apresentaram maior potencial para a obtenção de ganhos com a seleção.

Adaptabilidade e estabilidade da produção de café beneficiado em Coffea canephora / Adaptability and stability of Coffea canephora coffee bean yield

O objetivo deste trabalho foi comparar a capacidade discriminatória de métodos para seleção e recomendação de clones de cafeeiros da espécie Coffea canephora, considerando a interação genótipos x anos na distribuição da produtividade de café beneficiado, nos períodos de 2000 a 2004 e de 2007 a 2011. O efeito significativo da interação genótipos x anos indicou que existem clones que apresentaram desempenho não consistente ao longo do tempo. Os métodos de LIN & BINNS (1988) e ANNICCHIARICO (1992) apresentaram resultados similares, de modo que um deles pode ser utilizado em substituição ao outro. O método de EBERHART & RUSSEL (1966) identificou parte dos clones de adaptação específica, enquanto que os métodos, MHPRVG e centroide permitiram caracterizar os clones de maior adaptabilidade e estabilidade, apresentando resultados complementares. A seleção de plantas baseada na distribuição da produtividade de café beneficiado ao longo do tempo permitiu selecionar clones de desempenho superior sem acentuar a bienalidade.

This research aimed to compare methods of selecting Coffea canephoraclones, considering the genotypes x years interaction, based on data of processed coffee yield obtained from 2000 to 2004 and 2007 to 2011. The significant clones x seasons (CS) interaction, indicates that the genotypes showed no consistent performance over the years. The LIN & BINNS (1988) and ANNICCHIARICO (1992) methods showed similar results indicating that one method may be used to replace the other. The EBERHART & RUSSEL (1966) identified some of the specific adaptability clones. The MHPRVG and centroid methods allowed to select clones of higher adaptability and stability. The plant selection based on the distribution of coffee productivity over time allowed the selection of superior clones without accentuate biannuality.

Selection of arabica coffee progenies tolerant to heat stress / Seleção de progênies de café arábica tolerantes ao calor

Due to high temperatures, practically all coffee farms in the state of Rondonia are of the C. canephora species. Thus, importing arabica coffee from other states becomes necessary for composition of blends, as well as for the specialty or gourmet coffee market. The purpose of this study was to select arabica coffee genotypes that exhibit satisfactory agronomic performance under high temperature conditions. The experiment was conducted in OuroPreto do Oeste, RO, Brazil, with mean annual temperature of 25.8°C and mean annual rainfall of 2300mm year-1. The experiment was composed of 114 arabica coffee genotypes, with 103 progenies and eleven control cultivars, provided by EPAMIG. A randomized block experimental design was used with three replications, spacing of 3.0x1.0 meters and five plants per plot. All the crop seasons showed significant difference for the green coffee yield trait. In joint analysis, significant differences were detected among progenies and control cultivars. In the average of the four harvests, green coffee yield was 32.38 bags ha-1. The cultivars 'CatuaíVermelho IAC 15', 'Obatã IAC 1669-20' and 'Catucaí Amarelo 2SLCAK' stood out, achieving yields greater than 40 bags ha-1. The gain obtained from selection was 14.33 bags ha-1, which is equivalent to an increase of 44.04% in production of green coffee. The progeny H514-7-10-6-2-3-9 stood out with an average yield of 51.20 bags ha-1. In regard to maturation cycle, 56% of the progenies were classified as early maturity and 44% as medium maturity. Late maturity genotypes were not observed.

Devido às temperaturas elevadas, basicamente, todas as lavouras de café no estado de Rondônia são da espécie C. canephora. Desse modo, a importação de café arábica de outros estados faz-se necessária para a composição dos blends, além do mercado de cafés especiais ou gourmets. O objetivo deste trabalho foi selecionar genótipos de café arábica que apresentam desempenho agronômico satisfatório sob condições de temperaturas elevadas. O experimento foi instalado em Ouro Preto do Oeste-RO, com temperaturas médias anuais de 25,8°C e precipitação pluvial média de 2.300mm ano-1. O experimento foi composto por 114 genótipos de café arábica, sendo 103 progênies e onze cultivares testemunhas, fornecidas pela EPAMIG. O delineamento foi blocos casualizados com três repetições, espaçamento de 3,0 x 1,0 metros, com cinco plantas por parcela. Todas as safras demonstraram diferença significativa para a característica produtividade de café beneficiado. Na análise conjunta, foram detectadas diferenças significativas entre progênies e entre cultivares testemunhas. Na média das quatro colheitas, a produtividade de café beneficiado foi de 32,38 sacas ha-1. Destaques para as cultivares 'Catuaí Vermelho IAC 15', 'Obatã IAC 1669-20' e 'Catucaí Amarelo 2SLCAK' que alcançaram produtividades acima de 40 sacas ha-1. O ganho de seleção obtido foi de 14,33 sacas ha-1, que equivale a um aumento de 44,04% na produção de café beneficiado. Destaque para a progênie H514-7-10-6-2-3-9, com produtividade média de 51,20 sacas ha-1. Quanto ao ciclo de maturação, 56% das progênies foram classificadas como ciclo precoce e 44% de ciclo intermediário. Não foi observado genótipo de ciclo tardio.