Création et diffusion par embryogenèse somatique d`une

AMÉLIORATION
Création et diffusion
par embryogenèse
somatique d’une variété
porte-greffe
(Coffea canephora)
Résumé
Les nématodes sont un fléau majeur pour l’Arabica
en Amérique centrale. La création et la diffusion
d’une variété porte-greffe de Coffea canephora
est décrite. Les descendants de l’hybride T3561 x
T3751 ont été sélectionnés après de nombreux tests
de résistance et constituent un nouveau cultivar,
cv. « Nemaya ». Cette variété est résistante
à la majorité des espèces de nématodes parasites
des racines de caféiers en Amérique centrale.
Le recours à l’embryogenèse somatique s’est avéré
indispensable pour établir des champs semenciers
de plus de 25 ha. Les deux arbres mères ont été
multipliés au Costa Rica, diffusés, puis acclimatés
localement avec succès. Les conditions d’utilisation
du cv. Nemaya sont décrites. Ce projet constitue
le premier exemple de diffusion variétale s’appuyant
sur l’embryogenèse somatique.
Bertrand B.1, Anzueto F.2, Moran M.X.3, Eskes A.B.4,
Etienne H.4
Abstract
Resumen
Los nematodos son una de las mayores plagas
en America Central. La creación y difusión
de una variedad de porta injerto de Coffea canephora
se describe a continuación. Los descendientes
del hibrido T3561 x T3751 han sido seleccionados
después de numerosas pruebas de resistencia
y constituyen un nuevo cultivar llamado
cv “Nemaya”. Esta variedad es resistente
a la mayoria de los especies de nematodos
patogénicos de los cafetos en America Central.
El uso de la embriogénesis somatica fue
indispensable para el establecimiento de los campos
de producción de semillas de más de 25 ha.
Los dos arboles madres iniciales han sido
multiplicados en Costa Rica y luego enviados
y aclimatados con facilidad en los demás paises
del area. Las condiciones de uso del cv Nemaya
son descritas. Este proyecto es el primer ejemplo
de difusión varietal apoyandose sobre
la embriogénesis somática.
1
2
Cirad-cp/Promecafe/Catie, Iica, apartado 55, 2200 Coronado, San José, Costa Rica
Associación Nacional del Café, Anacafe, 5a, Calle 0-50, Zona 14, Guatemala, Guatemala
3
Fundación Salvadoreña para Investigaciones en Café, Procafe, Final 1 avenida Norte,
Santa Tecla, Salvador
4
Cirad-cp, TA 80 / PS3, 34398 Montpellier Cedex 5, France
L
es nématodes (photo1) sont un fléau
majeur pour la caféiculture en
Amérique centrale (Campos et al.,
1990). Les dégâts occasionnés sont
variables suivant les sites et l’espèce
concernée. Les pays centroaméricains les
plus affectés sont le Guatemala et le
Salvador. Dans ces deux pays prévalent des
espèces de Pratylenchus et de Meloidogyne
à très forte capacité pathogène. Ces deux
genres se rencontrent souvent en mélange
et constituent de ce fait des peuplements
nématologiques complexes. Selon une
enquête réalisée au Guatemala, dans le sudouest du pays, région importante de production, on estime que les pertes occasionnées
par les nématodes atteignent plus de 20 %
des arbres (Alvarrado, 1997). Les dégâts
provoqués sur le système racinaire par
M. incognita ou par Pratylenchus sp.
entraînent une forte mortalité des plantes
et, pour les plantes survivantes, une très
forte diminution de la production (Villain et
al., 1999). Dans le cas de Pratylenchus, cet
auteur rapporte des mortalités de plus de
Mai 2002
B. Bertrand
Nematodes are a major threat to Arabica in Central
America. The creation and distribution of a Coffea
canephora rootstock variety is described.
The progenies of the T3561 x T3751 hybrid were
selected through numerous resistance tests and make
up a new cultivar, cv. “Nemaya”. This cultivar
is resistant to most coffee root nematode species
in Central America. Somatic embryogenesis proved
to be essential in order to set up seed gardens
of over 25 ha. The two parent trees were successfully
propagated in Costa Rica, distributed, and then
acclimatized locally. The conditions for using
cv. Nemaya are described. This project is the first
example of varietal distribution based on somatic
embryogenesis.
Photo 1.
Nématode, Meloidogyne sp., parasitant des
racines de caféier (X 400). / Nematode,
Meloidogyne sp., a coffee root parasite (x 400).
40 % après 4 ans de production. Au Costa
Rica, on trouve majoritairement le nématode M. exigua à forte capacité reproductive et à pouvoir pathogène limité et des
populations de Pratylenchus moins pathogènes que ceux du Guatemala (photo 2).
Dans le cas de M. exigua, les pertes de production sont estimées à 10-15 %, sans morPlantations, recherche, développement
95
AMÉLIORATION
Photo 2.
Dégâts occasionnés par des nématodes
Pratylenchus sp. inoculés sur des plants de
Coffea arabica var. Caturra âgés de 9 mois,
population d’Heredia, Costa Rica. Les plants
à gauche et à droite sont les témoins non
inoculés. / Damage caused by Pratylenchus sp.
nematodes inoculated on nine-month-old
Coffea arabica var. Caturra plants (population
from Heredia, Costa Rica). The plants on the
left and right are non-inoculated controls.
B. Bertrand
96
talité des plantes (Bertrand et al., 1998).
Toujours au Costa Rica, dans une région
apparemment limitée, on trouve l’espèce
M. arabicida qui, en association avec au
moins un champignon du sol, Fusarium
oxysporum, est très préjudiciable au
caféier (photo 3 ; Bertrand et al., 2000a).
Le Honduras semble pour l’instant peu
concerné par les nématodes. Une seule
région de production semble souffrir de ce
fléau et encore s’agirait-il seulement
de M. exigua. La situation semble plus
contrastée au Nicaragua avec, au sud-ouest,
des zones majoritairement à M. exigua et,
au nord-ouest, des zones montagneuses où
semblent prévaloir des nématodes plus
agressifs, mais inconnus.
Sélection de la variété
porte-greffe
La résistance génétique est une composante essentielle de la lutte intégrée contre
ces ravageurs. C’est une solution économique et qui évite le recours aux nématicides qui sont en général des produits
toxiques, polluants et peu efficaces. Les
exemples connus d’utilisation de la résistance aux nématodes chez les plantes
pérennes montrent qu’elle n’a pas été
contournée même après plusieurs années
de monoculture. En Californie par exemple,
environ 150 000 ha de vergers d’amandiers,
de pruniers, de pêchers sur les plus de
200 000 ha existants sont greffés sur le
porte-greffe Nemaguard en raison de sa
résistance aux trois espèces de Meloidogyne
qui parasitent les pruniers (Bernhard et al.,
1985).
Chez le caféier Arabica, le greffage hypocotylédonnaire (photo 4) sur un portegreffe Robusta (Coffea canephora) est une
pratique traditionnelle au Guatemala
(Reyna, 1966). Compte tenu de l’expérience
positive des producteurs de ce pays, de la
Recherche et caféiculture
confirmation de la tolérance du Robusta au
Pratylenchus (Anzueto et al., 1993 ; Villain
et al., 1996) et de la mise en évidence de la
tolérance de l’espèce C. canephora aux
cochenilles des racines — autre parasite
tellurique important en Amérique centrale
(Garcia,1991) — il est apparu qu’il fallait
encourager la pratique du greffage. Le surcoût dû au greffage, évalué à environ
0,02 euros par plant greffé (Villain, 1999),
apparaît tout à fait insignifiant au regard
des bénéfices attendus. Jusqu’à présent, les
semences employées pour le greffage proviennent de descendances non sélectionnées d’une petite population de Robusta
introduite au Guatemala au début du siècle.
Or il s’est avéré que cette population présentait un niveau de résistance faible à
l’espèce Meloidogyne incognita (Anzueto
et al., 1993). A partir de 1987 et jusqu’en
1996, différents essais menés en conditions
contrôlées en Amérique centrale ou en
France (Cirad, Montpellier) ont permis de
tester une grande partie de la base génétique de l’espèce C. canephora présente
dans la collection du Catie au Costa Rica
(Morera et Lopez, 1987 ; Chaverri, 1987 ;
Anzueto et al., 1993 ; Peña Duran, 1994 ;
Bertrand et al., 1995, 2000b). Les descen-
dances testées étaient soit des descendances libres, soit des croisements contrôlés. Pour chaque expérience, le protocole
consistait en une inoculation précoce de
plantules âgées de 3 à 5 mois avec une
quantité connue d’œufs ou de nématodes au
stade « juvénile » provenant soit d’un isolat
pur, soit d’une population du champ. L’estimation des dégâts se faisait grâce à une
échelle qualitative (Taylor, 1967) ou par
des estimations quantitatives (nombre de
nématodes par gramme de racines).
Parallèlement, 38 populations qui parasitent les racines de caféiers ou d’autres
plantes collectées en bordure de champ ont
été étudiées par la technique d’électrophorèse enzymatique et par des études morphométriques (plaques périnéales). Ces
travaux ont permis de confirmer ou de
déceler au moins cinq espèces de
Meloidogyne qui parasitent le caféier en
Amérique centrale (carte 1). Pour deux
espèces particulièrement agressives (M.
incognita du Guatemala et Meloidogyne sp.
du Salvador), les hybrides T3561 (2-1) x
T3751 (1-2) et T3751 (1-2) x T3561 qui proviennent du croisement entre deux individus de la collection du Catie, se sont avérés
résistants à plus de 80 %. En comparaison
B. Bertrand
Photo 3.
Caféiers attaqués par
le complexe formé
par Meloidogyne
arabicida et Fusarium
oxysporum, appelé
« corchosis »,
Hacienda Juan Viñas,
région de Turrialba,
Costa Rica. / Coffee
trees attacked by the
complex comprising
Meloidogyne
arabicida and
Fusarium oxysporum,
known as "corchosis",
Hacienda Juan Viñas,
Turrialba region,
Costa Rica.
AMÉLIORATION
BELIZE
M. incognita
GUATEMALA
M. incognita
M. incognita
M. incognita
M. incognita EL SALVADOR
M. sp.
M. sp.
HONDURAS
M. arenaria
L. Villain
M. exigua
COSTA RICA
Photo 4. Atelier de greffage au Guatemala.
Grafting workshop in Guatemala.
avec les 35 % de plantes résistantes obtenus
pour la plupart des autres combinaisons, le
gain de plantes résistantes est donc de
45 %. Vis-à-vis de M. exigua, ces deux
hybrides ont un comportement similaire à
la majorité des Robusta (90-100 % de résistance). Enfin, vis-à-vis de M. arabicida, la
résistance obtenue semble proche de 90 %.
En 1995, les chercheurs ayant participé aux
travaux de sélection ont décidé d’envisager
la diffusion de ces deux combinaisons. Ces
deux hybrides en mélange sont baptisés
variété « Nemaya ». La figure 1 et le tableau
résument les étapes conduisant à l’obtention de la variété Nemaya.
Multiplication
de la variété Nemaya
par embryogenèse
somatique
En Amérique centrale, les variétés naines
de C. arabica se cultivent à des densités
élevées (4 000 à 7 000 plantes par hectare).
A ces densités de culture, pour des raisons
de coûts, il est impossible de promouvoir un
système de greffage basé, comme pour certains arbres fruitiers, sur des porte-greffes
multipliés par bouturage horticole par
exemple. L’objectif est donc de diffuser une
variété porte-greffe sous forme de semences.
Pour cela, il a été proposé de créer des
champs semenciers à partir des deux
parents de la variété Nemaya (clone T3561
et clone T3751). Les deux plantes mères
(ou géniteurs) ont été introduites en collection depuis plus de 40 ans et présentent un
mauvais état physiologique et sanitaire. Les
besoins en champs semenciers pour
l’Amérique centrale sont estimés à plus de
25 ha, soit 40 000 arbres à mettre en place.
NICARAGUA
M. exigua
M. arabicida
M. exigua
M. exigua
PANAMA
Zone caféière
Coffee-growing zone
Carte 1. Localisation des différentes espèces de nématodes mises en évidence par leur empreinte
périnéale et par leur phénotype estérasique (selon Adan Hernández, 1997). / Location of the different
nematode species identified by their perineal pattern and esterasic phenotype (according to Adan
Hernández, 1997).
La technique d’embryogenèse somatique
dite « indirecte » ou de « haute fréquence »
pour la grande quantité d’embryons somatiques quelle permet de régénérer grâce à
l’obtention et à la prolifération à long terme
de tissus embryogènes (Van Boxtel et
Berthouly, 1996 ; Berthouly et Etienne,
1999) a été utilisée. Elle comporte cependant le risque d’obtenir des variations
somaclonales, c’est-à-dire l’apparition
d’individus phénotypiquement différents du
reste du clone et donc de l’arbre d’élite à
propager. La propagation des parents de la
variété Nemaya offrait toutefois une
première opportunité d’évaluer à grande
échelle la conformité des plants multipliés
par embryogenèse somatique chez Coffea
canephora.
Le procédé choisi pour cloner les deux
parents de la variété Nemaya est représenté
sur la figure 2. Il comprend 6 étapes :
l’obtention de tissus embryogènes à partir
de carrés de feuilles ou « explants » prélevés sur l’arbre à multiplier (6-8 mois) ; la
prolifération des tissus embryogènes sous
la forme de suspensions d’agrégats cellulaires pendant 6 mois ; la régénération
des embryons somatiques sur milieux gélifiés (3 mois) ; la germination et la croissance des plantules (5 à 6 mois) ; l’acclimatation des plantules aux conditions
extérieures après induction raçinaire
(2 mois) ; la croissance des plantes en pépinière (7 mois).
La propagation par embryogenèse somatique des deux clones a été essentiellement
réalisée au laboratoire de biotechnologie du
Catie, de 1996 à 1998 (photo 5). En raison
du mauvais état physiologique des géniteurs
en collection, seulement 5 à 10 % des
explants introduits in vitro ont produit du
tissu embryogène, en quantité néanmoins
suffisante pour établir des suspensions cellulaires. Les deux parents de la variété
Nemaya ont présenté un comportement
similaire lors de l’étape de régénération
d’embryons somatiques à partir de suspension mais des différences importantes ont
été observées pour la germination. Les fré-
Mai 2002
Plantations, recherche, développement
Face à ces deux difficultés, l’embryogenèse
somatique est apparue comme la technique
de multiplication végétative la plus facile à
mettre en œuvre (Etienne et al., 1997a). En
effet, elle permet théoriquement d’obtenir
en un temps réduit des taux de multiplication élevés à partir de simples « explants »
de feuilles, et elle est relativement bien
maîtrisée dans le cas du caféier C. canephora (Etienne et al., 2002).
Description du procédé
97
98
AMÉLIORATION
Collection en champ du CATIE
CATIE collection in the field
Choix au hasard de plusieurs descendances libres de clones de C. canephora
Random choice of several open-pollinated progenies of C. canephora clones
Test de résistance aux nématodes / Nematode resistance test
Inoculation avec deux populations de Meloidogyne
(populations pures) (Meloidogyne incognita et M. sp)
et test avec des populations du champ du Costa Rica
(M. exigua et M. arabicida)
Inoculation with two pure Meloidogyne populations
(Meloidogyne incognita and M. sp.) and tests with field
populations from Costa Rica (M. exigua and M. arabicida)
Première indication des meilleurs géniteurs
First indication of the best parents
Création de plans de croisement
par pollinisation contrôlée
Establishment of crossing plans using controlled
pollination
Test de résistance aux nématodes
Nematode resistance test
Inoculation avec deux populations de Meloidogyne (populations pures) (M.incognita et M. sp) et tests (M.exigua et
M. arabicida) avec des populations du champ du Costa Rica
(M.exigua et M.arabicida) / Inoculation with two pure
Meloidogyne populations (Meloidogyne incognita
and M. sp.) and tests with field populations from Costa Rica
(M. exigua and M. arabicida)
Estimation des paramètres génétiques : les résultats
montrent qu’il est possible de sélectionner une variété portegreffe résistante à plusieurs espèces de nématodes
Estimation of genetic parameters: the results show that it is
possible to develop a rootstock cultivar resistant to several
nematodes
Choix de la meilleure combinaison, T3561 x T3751
appelée NEMAYA
Choice of the best combination, T3561 x T3751,
known as NEMAYA
Figure 1. Les différentes étapes de la sélection de la variété Nemaya. / The different stages in the
selection of the Nemaya cultivar.
quences de germination obtenues avec le
parent T3751, furent nettement plus
basses qu’avec le parent T3561 (20 %
contre 80 %) obligeant à augmenter la
quantité d’embryons produits pour arriver
à des lots de plantes équilibrés. De même,
cet « effet génotypique » a été observé
lors de la croissance in vitro des plantules à la fois à travers des morphologies
très distinctes des plantes des deux
clones parents, qui se sont révélées
d’ailleurs très comparables à celles observées en champ décrites plus loin, mais
aussi à travers une forte sensibilité à la
température de l’un des deux clones
(T3751). Une bonne croissance des deux
clones a été obtenue en augmentant la
température des salles de culture de 26°C
à 31°C.
Recherche et caféiculture
Parmi les 12 000 plantes observées au
champ, seules cinq ont présenté un phénotype variant. Cette très basse fréquence des
variants somaclonaux (0,4 % des plants
polyploïdes) confirme la possibilité d’utiliser dès à présent ce procédé d’embryogenèse somatique haute fréquence chez
Coffea canephora dans le cadre de diffusions variétales.
Diffusion des vitroplants
La diffusion des clones en Amérique centrale, schématisée sur la carte 2, a commencé dès 1997 sous la forme d’embryons
somatiques et s’est prolongée en 1998
et 1999 par des envois de plantules à
acclimater. Environ 20 000 embryons et
20 000 plantules ont été ainsi distribués,
soit à l’occasion de stages de formation au
Catie, soit au cours de missions d’appui
dans les laboratoires des différents instituts nationaux de recherche sur le café.
Après la perte de plusieurs lots de vitroplants lors des premiers envois, les conditions de transport ont été optimisées. Des
taux d’acclimatation après transport avoisinant les 90 % ont alors été obtenus.
Cependant, ces envois ont montré que le
matériel végétal utilisé était trop volumineux pour envisager une diffusion à
grande échelle, de l’ordre de plusieurs
centaines de milliers à plusieurs millions
de plantes. Des recherches visant à miniaturiser les plantules et à acclimater directement des embryons somatiques ont
donc été engagées. En 1999, elles ont
abouti à la mise au point d’une technique
d’acclimatation originale et performante,
par semis direct en pépinière d’embryons
somatiques matures produits massalement en bioréacteur (Etienne-Barry et al.,
1999 ; Barry-Etienne et al., 2002).
Contribution
des partenaires
à la propagation
des clones et transfert
de la technique
Sur les sept pays partenaires, quatre possèdent des laboratoires (carte 2) : le
Guatemala, le Salvador, le Honduras et la
République dominicaine. A partir des
envois d’embryons somatiques de 1997, ces
laboratoires ont pu constituer des lots de
plantes pour chaque parent qu’ils ont
amplifié en appliquant la technique de
microbouturage. De plus, la technique
d’embryogenèse somatique développée au
Catie par le Cirad a été transférée à ces
partenaires, entre 1997 et 1998, leur permettant ainsi d’introduire des nouveaux
lots de clones. Cette production locale
leur permet de s’adapter aux objectifs de
production de leurs instituts (exprimés en
hectares de jardins semenciers) qui, sous
la pression des producteurs convaincus
de l’intérêt de la variété Nemaya, n’ont
cessé d’augmenter depuis le début du projet.
Création des champs
semenciers
Les unités d’acclimatation
L’acclimatation est une étape délicate de
tous les procédés d’embryogenèse soma-
AMÉLIORATION
Tableau. Création, multiplication et diffusion de la variété Nemaya : chronologie des activités, lieux d’exécution et ressources
mobilisées. / Creation, propagation and distribution of the Nemaya cultivar: schedule, operational sites and resources used.
Activités
Activities
Evaluation de descendances libres.
Premiére étude de la variabilité intra et
inter-spécifique des Meloidogyne
Evaluation of open-pollinated progenies.
First study of within- and between
-species variability of Meloidogyne
Evaluation de descendances libres
Evaluation of open-pollinated progenies
Création de plans de croisement factoriel
Establishment of factorial crossing plans
Evaluation de plans de croisement
Evaluation of crossing plans
Deuxième étude de la variabilité intra et
inter-spécifique des Meloidogyne
Second study of within- and
between-species variability of Meloidogyne
Année
Year
Lieux
Sites
Ressources mobilisées
Resources used
1987-1993
CATIE
et/ and CIRAD- Montpellier
1993-1994
CATIE-Costa Rica
UNICAFE-Nicaragua
1993-1994
CATIE-Costa Rica
Bourses CATIE/PROMECAFE /
CATIE/PROMECAFE grants
Thèse ENSAM/UM, Bourse MAE,
appui CIRAD, appui ANACAFE /
ENSAM/UM thesis, French MAE grant,
CIRAD support, ANACAFE support
Projet UE-CT1*CT92-0090 /
EU project CT1*CT92-0090
PROMECAFE/CATIE
PROMECAFE
1994-1996
PROCAFE-El Salvador, ANACAFE
Guatemala,
CATIE-Costa Rica
1994-1997
CIRAD- Montpellier
Evaluation d’un essai de porte-greffe en
1992-1999
zones d’altitude
Evaluation of a rootstock trial
in upland areas
Introduction in vitro des deux parents
1996
candidats / In vitro introduction
of the two candidate parents
Micropropagation par embryogenèse
1996-1999
somatique / Micropropagation by
somatic embryogenesis
Etablissement et renforcement des laboratoires
1997-2000
et unités d’acclimatation et formation du personnel
Establishment and improvement of
laboratories and acclimatization
units, and staff training
Diffusion des embryons et vitroplants aux
1997-2000
laboratoires nationaux
Embryo and in vitro
plantlet distribution to national laboratories
Accord de protection entre les partenaires
2000
Protection agreement between partners
Début de vente de semences aux
2000
producteurs / Start of seed sales to growers
tique. Pour la préparer, de nombreux
stages et appuis techniques ont été organisés, soit au Catie, soit localement, et un
protocole détaillé illustré (Etienne et al.,
1997b) a été diffusé aux différents partenaires. En fonction de ces recommandations, des unités d’acclimatation variables
dans leur conception (photo 6) mais
offrant toujours les conditions d’ombrage
et d’humidité adéquates ont été réalisées.
Elles se sont avérées peu chères et adaptées aux besoins de chaque pays.
Néanmoins, il a été impossible d’imposer
ICAFE-Costa Rica
Bourse CATIE/PROCAFE,
projet UE-CT1*CT92-0090
CATIE/PROCAFE grant,
EU project CT1*CT92-0090
Bourse MAE, appui CIRAD,
appui ANACAFE / French MAE grant,
CIRAD support, ANACAFE support
Projet UE-CT1*CT92-0090 /
EU project CT1*CT92-0090
PROMECAFE/CIRAD
CATIE
Projet UE-CT1*CT92-0090
EU project CT1*CT92-0090
CATIE
PROMECAFE/CIRAD
Guatemala, El Salvador,
Costa Rica, Honduras, Nicaragua,
Rép. dominicaine / Dominican
Republic
PROMECAFE/Institutions nationales
National organizations / CIRAD
CATIE et/and Guatemala,
El Salvador, Costa Rica, Honduras,
Nicaragua, Rep. dominicaine /
Dominican Republic
PROMECAFE/CATIE/CIRAD
PROMECAFE/CATIE/CIRAD/Institutions
nationales / National organizations
ANACAFE
Guatemala
un substrat horticole, un conteneur ou
une méthode de stérilisation, chaque institut préférant utiliser la méthodologie
développée localement pour des pépinières de semenceaux. Les principales
pertes furent d’ailleurs occasionnées par
le manque de respect des procédures de
stérilisation des substrats horticoles : stérilisation insuffisante ou prématurée
provoquant des attaques fongiques,
stérilisation tardive provoquant la brûlure
des plantes. Fin 1998, les phases
d’acclimatation et de pépinière étaient
maîtrisées pour l’ensemble des instituts
(photo 7).
Mai 2002
Plantations, recherche, développement
La structure des champs semenciers
Les arbres des deux clones parents sont
placés en lignes alternées à une densité
d’environ 1 600 arbres par hectare (photos
8 et 9). Coffea canephora est une espèce
autoincompatible, en conséquence les
semences récoltées sur l’un ou l’autre des
deux parents sont théoriquement issues
d’un croisement réciproque. Les risques de
pollution par un pollen étranger sont relati-
99
100
AMÉLIORATION
Production du cal embryogène
Embryogenic callus production
Prolifération
des suspensions embryogènes
Embryogenic suspension
proliferation
Régénération des embryons somatiques
Somatic embryo regeneration
Désinfection
et introduction in vitro
Disinfection
and in vitro introduction
Germination
Explant foliaire
Leaf explant
6 mois
Conversion
des embryons
en plantes
Embryo
conversion
into plantes
Croissance
Growth
Envois
Despatch
Champs semenciers
Seed gardens
Pépinières
Nurseries
Acclimatation
Acclimatization
Induction racinaire dans le pays
Root induction in partner countries
Figure 2. Schématisation du procédé d’embryogenèse somatique « haute fréquence « utilisé pour cloner les deux parents de la variété porte-greffe
Nemaya. / Diagram of the "high-frequency" somatic embryogenesis process used to clone the two parents of the Nemaya rootstock cultivar.
vement faibles, car il existe très peu de
Robusta dans les zones de culture où
s’établissent les champs semenciers.
La figure 3 schématise la structure d’un
champ semencier.
Confirmation
de la synchronisation
de floraison
et quelques éléments
sur la croissance
au champ
Les deux clones des parents de la variété
Nemaya diffèrent beaucoup par leur phénotype. Le clone T3561 est un arbre de
type Congolais à larges feuilles, avec une
mortalité des rameaux plagiotropes
importante. Le clone T3751 ressemble
davantage au type Guinéen avec des
feuilles plus petites, une taille plus
réduite et une ramification plus importante. Il serait très intéressant d’étudier
l’origine génétique de ces deux clones.
Depuis le début du projet, un doute subsistait sur la synchronisation des floraisons de ces deux parents qui est absoluRecherche et caféiculture
ment indispensable pour la production de
semences. A partir de petits champs
semenciers établis, dès 1997, au Costa
Rica, dans des conditions édapho-climatiques très différentes, nous avons pu
écarter définitivement ce doute. Les deux
clones ont bien des floraisons synchrones
dès la deuxième année au champ (photo 9).
En zone de basse altitude, le parent T3561
fleurit dès la première année de plantation,
alors que le parent T3751, plus tardif, ne
fleurit qu’à la deuxième année de champ.
Lorsque l’altitude est supérieure à 1 000
m, les deux clones souffrent des températures basses et leur croissance est très
affectée (Bertrand et al., 1999). Il a donc
été recommandé d’établir les champs
semenciers dans les zones de culture du
Robusta (0 à 800 m d’altitude) dans des
zones à saisons sèches non prolongées.
Recommandations
d’utilisation de la variété
Nemaya
Le greffage est communément utilisé chez
les espèces fruitières pour améliorer
l’adaptation des arbres à des conditions
de sols ou de climat peu favorables. Même
en l’absence de problèmes de nématodes,
le Robusta confère une vigueur accrue à
l’Arabica dans les conditions de culture
du Robusta (moins de 800 m d’altitude
sous les latitudes d’Amérique centrale).
Cet effet, sans référence scientifique, a
été constaté par de nombreux producteurs
et n’est plus remis en cause. Le greffage
sur caféier Robusta est donc recommandé
en zones de basse altitude, zones marginales pour l’Arabica essentiellement du
fait de températures trop élevées, et souvent zones de fronts pionniers.
En zones d’altitude élevée, le recours à
la variété Nemaya se fera en fonction
d’une évaluation du parasitisme tellurique. Sil s’agit d’espèces de nématodes
très agressives, le recours au greffage est
obligatoire. Dans des conditions de forte
infestation par Pratylenchus, Villain et al.
(1999) ont montré que, au Guatemala, le
greffage s’avère bien supérieur aux traitements chimiques et que la rentabilité économique des exploitations est maintenue.
A l’inverse, avec des espèces moins pathogènes, par exemple M. exigua, et a for-
H. Etienne
H. Etienne
AMÉLIORATION
Photo 5.
Production de la variété Nemaya en laboratoire.
Laboratory production of the Nemaya cultivar.
Photo 6.
Acclimatation des plantes produites par embryogenèse somatique.
Acclimatization of plants produced by somatic embryogenesis.
HAITI
REPUBLIQUE
DOMINICAINE
BELIZE
GUATEMALA
IHCAFE
Secrétariat
d’Etat à
l’agriculture
Department
of Agriculture
ANACAFE
HONDURAS
EL SALVADOR
UNICAFE
PROCAFE
NICARAGUA
Laboratoire
de micropropagation
Micropropagation laboratory
Unité d’acclimatation
Acclimatization unit
Champs semenciers
Seed gardens
COSTA RICA
ICAFE
CATIE
PANAMA
tiori en l’absence de nématodes, le
recours au greffage n’est pas recommandé
car on constate des baisses de rendement
de l’ordre de 20 % en raison de l’inadaptation du Robusta à l’altitude, où les températures sont plus basses (Bertrand et al.,
1999). Pour remédier aux limitations de la
variété Nemaya et afin d’offrir une variété
complémentaire, le Cirad et Promecafé
ont commencé, en 1999, la création d’une
nouvelle variété de type Arabusta. Elle
résultera du croisement d’un Robusta
tétraploïde, obtenu par doublement du
stock chromosomique après traitement à
la colchicine d’un des parents de la
variété Nemaya, par un Arabica. Cette
variété, résistante aux principaux nématodes tout comme la variété Nemaya, devrait
être mieux adaptée aux zones d’altitude et
présenter une très bonne compatibilité avec
l’Arabica. L’expérience réussie de création et
diffusion de la variété Nemaya servira à préciser le schéma de création et de diffusion de
cette nouvelle variété.
D’autres recommandations concernent les
soins à apporter aux semences. S’agissant
de Robusta, on s’attend à des taux de germination plus faibles que pour l’Arabica.
Par ailleurs, les conditions de stockage,
de transport et de conditionnement des
semences doivent être définies.
Carte 2.
Production et
diffusion des
somaplantes de la
variété Nemaya en
Amérique centrale et
à la Caraïbe.
Production and
distribution of
somaplants of the
Nemaya cultivar in
central America
and the Caribbean.
le recours au greffage permettra d’éviter
l’emploi de nématicides. Les surfaces
concernées par l’utilisation de cette
variété porte-greffe sont estimées à plus
de 200 000 ha.
Gains espérés
pour les partenaires
du projet
L’utilisation de la variété Nemaya devrait
entraîner des gains de productivité très
appréciables en zones fortement infestées
ou en zones de faible altitude. Des gains
de production de plus de 20 % sont à espérer si les conditions d’utilisation définies
antérieurement sont respectées. De plus,
La variété Nemaya a fait l’objet d’une protection de la part des partenaires du projet
(Instituts nationaux centroaméricains,
Catie, Cirad). Les producteurs démontrent
un très fort intérêt pour cette variété. Au
Guatemala, l’Institut de recherche sur le
café, Anacafé, estime le marché de la
variété Nemaya à 30 t de semences par an.
Pour chaque kilo vendu, les partenaires
seront rétribués par des royalties. Cet
Mai 2002
Plantations, recherche, développement
Gains espérés
pour le producteur
101
102
A. Molina
F. Anzueto
AMÉLIORATION
Photo 7. Pépinière de clones des parents de la variété Nemaya multipliés
par embryogenèse somatique, au Guatemala. / Nursery of clones of the
parents of the Nemaya cultivar propagated by somatic embryogenesis, in
Guatemala.
argent sera utilisé pour maintenir une
recherche en amélioration génétique du
caféier en Amérique centrale. Le partenariat ainsi conçu ouvre la voie à une coopération de longue durée indispensable pour la
sélection d’une espèce pérenne et renforce
l’intégration des pays de la zone.
Conclusions
La création et la diffusion de la variété
Nemaya constitue une première expérience
très profitable où sont intervenus différents
partenaires et disciplines (amélioration
génétique, nématologie, micropropagation).
Les expériences accumulées lors de la création, la sélection, la propagation et la diffusion de la variété Nemaya permettent de
tirer un certain nombre de leçons utiles
pour le futur.
La variété Nemaya n’est pas le premier
exemple d’une variété sélectionnée régionalement. Les variétés Catimor, sélectionnées
Recherche et caféiculture
H. Etienne
Photo 9.
Champ semencier de la variété Nemaya au Catie, Turrialba, Costa Rica.
Synchronisation de la floraison des deux clones parents T3751 (ligne de
gauche) et T3561 (ligne de droite) et mise en évidence
de la différence dans les ports des arbres. / Nemaya cultivar seed garden at
CATIE, Turrialba, Costa Rica. Synchronized flowering of the two parent
clones T3751 (left-hand row) and T3561 (right-hand row) and
demonstration of the difference in tree growth habits.
Photo 8. Jeune champ semencier sous ombrage à Quezaltenango,
Guatemala, destiné à la production nationale de semences de la variété
porte-greffe Nemaya. / Young shaded seed garden in Quezaltenango,
Guatemala, intended for national production of seeds of the Nemaya
rootstock cultivar.
par Promecafé jusqu’en 1990, ont été largement diffusées et ont connu un grand succès auprès des producteurs. Cependant ces
variétés avaient été créées au Brésil ou au
Portugal. La variété Nemaya est la première
créée régionalement pour répondre à un
besoin spécifique de l’Amérique centrale.
Cette expérience a confirmé que la création
et la sélection régionale de nouvelles variétés étaient possibles et qu’elles pouvaient
aboutir rapidement à un produit commercial. Le succès de cette opération a stimulé
le développement d’un Projet régional
d’amélioration génétique de l’Arabica fondé
sur la sélection de clones d’hybrides F1 propagés à grande échelle par embryogenèse
somatique (Bertrand et al., 1999 ; Etienne
et al., 2002).
Le mode de diffusion de cette variété est
également original. En effet, c’est la première fois que l’on utilise à une telle
échelle la méthode d’embryogenèse somatique pour permettre la diffusion d’une nou-
velle variété de café. L’expérience acquise,
aussi bien lors des étapes en laboratoire
que de l’acclimatation de la pépinière ou du
transport des vitroplants, a déjà été utile.
Elle a, par exemple, contribué à des progrès
très rapides en matière d’acclimatation (la
mise au point du semis direct d’embryons
somatiques) et de gestion de la production.
Cette expérience servira encore pour la
diffusion des futures variétés.
Remerciements : Nous remercions le
Ministère français des relations extérieures et l’Union européenne qui ont
soutenu financièrement cette recherche.
Nous voulons également remercier
W. Solano, A. Pereira, A. Molina et
P. Figueroa pour leur participation
efficace lors de la propagation et de
l’acclimatation des clones parents de la
variété Nemaya.
AMÉLIORATION
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Individual T3561
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T3751 Individu
Individual T3751
Propagation par embryogenèse somatique
Propagation by somatic embryogenesis
Champs semenciers de somaplantes
(autoincompatibles) / Seed gardens of somaplants
(self incompatible)
Pollen
Pollen
T3751
T3561
Fécondation croisées
Cross-pollination
Mélange mécanique des semences
Mechanical mixing of seeds
T3561
x
T3751
T3561
x
T3751
Distribution aux planteurs
Distribution to coffee growers
L Villain
Greffage hypocotylédonnaire
Hypocotyledon grafting
Figure 3. Production des semences de la variété porte-greffe Nemaya et
diffusion aux planteurs en vue d’un greffage hypocotylédonaire.
Production of seeds of the Nemaya rootstock cultivar and distribution to
growers for hypocotyledon grafting.
Mai 2002
Plantations, recherche, développement
103
104
AMÉLIORATION
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BREEDING
Creation and distribution of a rootstock variety
(Coffea canephora) by somatic embryogenesis
Bertrand B.1, Anzueto F.2, Moran M.X.3, Eskes A.B.4, Etienne H.4
1
CIRAD-CP/Promecafe/CATIE, IICA, apartado 55, 2200 Coronado, San Jose, Costa Rica
2
Associación Nacional del Café, Anacafe, 5a, Calle 0-50, Zona 14, Guatemala City, Guatemala
3
Fundación Salvadoreña para Investigaciones en Café, Procafe, Final 1 avenida Norte, Santa Tecla, El Salvador
4
CIRAD-CP, TA 80 / PS3, 34398 Montpellier Cedex 5, France
N
ematodes (photo1) are a major pest on
coffee in Central America (Campos et
al., 1990). The damage caused varies
according to the site and species concerned. The
most severely affected Central American countries are Guatemala and El Salvador, both of
which are affected by Pratylenchus and
Meloidogyne species with a very high pathogenic
capacity. These two genera are often found
together, and thus make up complex nematode
populations. According to a survey in Guatemala,
in the Southwest of the country, a major production region, losses due to nematodes are estimated at over 20% of trees (Alvarrado, 1997).
The damage caused to the root system by
M. incognita or Pratylenchus sp. leads to high
plant mortality, and very considerable yield
reductions on surviving trees (Villain et al.,
1999). In the case of Pratylenchus, this author
reported a mortality rate of over 40% after four
years’ production. In Costa Rica, it is primarily
the nematode M. exigua that is found, with its
high reproduction capacity and limited pathogenic capacity, along with Pratylenchus species
that are less pathogenic than those seen in
Guatemala (photo 2). In the case of M. exigua,
production losses are estimated at 10-15%, with
no plant mortality (Bertrand et al., 1998). Again
in Costa Rica, in a relatively limited area, the
species M. arabicida is found, which in combination with at least one soil fungus, Fusarium
oxysporum, is highly damaging to coffee trees
(photo 3; Bertrand et al., 2000a). Honduras does
not seem to be severely affected by nematodes
for the time being: just one production region is
concerned, and apparently only by M. exigua.
The situation seems to be more contrasting in
Nicaragua, with zones dominated by M. exigua in
the Southwest and mountainous zones with more
aggressive but unknown nematodes in the
Northwest.
Selecting the rootstock variety
Genetic resistance is an essential component of
integrated pest management. It is an economical
solution that avoids the use of nematicides,
which are generally toxic, pollutant and largely
ineffective. The known examples of the use of
nematode resistance in tree crops show that the
initial resistance has not yet been overcome,
even after several years’ monoculture. In
California, for instance, around 150 000 ha of
almond, plum and peach trees out of the total
200 000 ha are trees grafted onto the Nemaguard
rootstock due to its resistance to the three
Meloidogyne species that affect Prunus species
(Bernhard et al., 1985).
For Arabica coffee, hypocotyledon grafting
(photo 4) onto a Robusta (Coffea canephora)
rootstock is commonplace in Guatemala (Reyna,
1966). In view of the positive results obtained by
producers in the country, the confirmation of
Robusta’s tolerance of Pratylenchus (Anzueto et
al., 1993; Villain et al., 1996) and the detection of
tolerance of root scale insects—another major
soil parasite in Central America (Garcia,1991)—
in the species C. canephora, it became clear that
it was important to promote grafting. The added
cost of grafting, around 0.02 euro per grafted
plant (Villain, 1999), seems insignificant in relation to the expected gains. Until now, the seeds
used for grafting came from non-selected progenies of a small Robusta population introduced
into Guatemala at the turn of the last century.
However, it transpired that this population was
not very resistant to Meloidogyne incognita
(Anzueto et al., 1993). From 1987 to 1996, various trials conducted under controlled conditions
in Central America or France (CIRAD,
Montpellier) tested a major part of the genetic
base of the species C. canephora held in the
CATIE collection in Costa Rica (Morera and
Lopez, 1987; Chaverri, 1987; Anzueto et al., 1993;
Peña Duran, 1994; Bertrand et al., 1995, 2000b).
The progenies tested were either open pollinated
progenies or controlled crosses. For each trial,
the protocol consisted in inoculating three- to
five-month-old seedlings with a known quantity
of eggs or of nematodes at the “juvenile” stage,
either from a pure isolate or from a field population. The damage caused was estimated based on
a qualitative scale (Taylor, 1967) or quantitative
estimates (number of nematodes per gramme of
root).
At the same time, 38 populations that affect
the roots of coffee trees or other plants, collected on the edge of plots, were studied by enzymatic electrophoresis and morphometric studies
(perineal pattern). This work confirmed or
detected the presence of at least five
Meloidogyne species on coffee in Central
America (map 1). For two particularly aggressive
species (M. incognita from Guatemala and
Meloidogyne sp. from El Salvador), hybrids
T3561 (2-1) x T3751 (1-2) and T3751 (1-2) x
T3561 obtained by crossing two individuals from
the CATIE collection proved to be over 80%
resistant. In comparison with the 35% resistant
plants obtained for most other combinations, the
gain in the number of resistant plants was therefore 45%. With regard to M. exigua, these two
hybrids performed in a similar way to most
Robusta (90-100% resistance). Lastly, with
regard to M. arabicida, the resistance obtained
was around 90%. In 1995, the researchers who
had been involved in the breeding work decided
to begin distributing these two hybrids, which
were mixed and called the “Nemaya” cultivar.
Figure 1 and the table summarize the stages
leading to the creation of the Nemaya cultivar.
Mai 2002
Plantations, recherche, développement
Propagation of the Nemaya cultivar
by somatic embryogenesis
In Central America, dwarf C. arabica varieties
are grown at high densities (4 000 to 7 000 plants
per hectare). For these planting densities, for
reasons of cost, it is impossible to promote grafts
based, like certain fruit trees, on rootstocks
propagated by taking horticultural cuttings, for
example. The aim is therefore to distribute a
rootstock variety in seed form. To this end, the
idea was to set up seed gardens using the two
parents of the Nemaya cultivar (clones T3561
and T3751). The two mother plants (or parents)
were introduced into the collection over 40 years
ago, and are in poor physiological and phytosanitary condition. Seed garden requirements for
Central America are estimated at over 25 ha, ie
40 000 trees. In view of the difficulties, somatic
embryogenesis seemed to be the most convenient vegetative propagation technique (Etienne
105
106
BREEDING
et al., 1997a), since it theoretically enables high
multiplication rates in a relatively short time
using simple leaf “explants”, and its use for
C. canephora has now been more or less mastered (Etienne et al., 2002).
Description of the procedure
The so-called “indirect” or “high-frequency”
somatic embryogenesis technique was used,
since it produces large quantities of somatic
embryos through the obtention and long-term
proliferation of embryogenic tissue (Van Boxtel
and Berthouly, 1996 ; Berthouly and Etienne,
1999). However, there is a risk of somaclonal
variations with this technique, i.e. the occurrence of individuals that are phenotypically different from the rest of the clone and hence from
the elite tree to be propagated. However, propagating the parents of the Nemaya cultivar was
still the first opportunity of conducting largescale tests of the genetic conformity of Coffea
canephora plants propagated by somatic
embryogenesis.
The procedure used to clone the two parents
of the Nemaya cultivar is shown in figure 2. It
comprised six stages: the obtention of embryogenic tissue from leaf squares or “explants”
taken from the tree to be propagated (six-eight
months); embryogenic tissue multiplication in
the form of cell cluster suspensions (six
months); somatic embryo regeneration on semisolid media (three months); plantlet germination and growth (five to six months); plantlet
acclimatization to outside conditions after root
induction (two months); and plant growth in the
nursery (seven months).
Propagation of the two clones by somatic
embryogenesis was primarily done by the CATIE
biotechnology laboratory, from 1996 to 1998
(photo 5). Given the poor physiological condition of the parents in the collection, only 5 to
10% of the explants placed in in vitro culture
produced embryogenic tissue, although there
was still enough to establish cell suspensions.
The two parents of the Nemaya cultivar performed similarly when somatic embryos were
regenerated from cell suspensions, but there
were major differences at the germination stage.
The germination frequencies obtained with parent T3751 were much lower than those of parent
T3561 (20% compared to 80%), which meant that
the quantity of embryos produced had to be
increased to ensure balanced batches of
plantlets. Likewise, this “genotype effect” was
also observed during the in vitro growth stage, in
terms of both the very distinct morphologies of
plants of the two parent clones, which proved to
be very similar to those observed in the field
(see below), and also the very high sensitivity to
temperature of one of the clones (T3751). Good
growth of both clones was achieved by increasing
Research and coffee growing
the temperature in the culture room from 26 to
31°C.
Of the 12 000 plants observed in the field, only
five were not true-to-type. This very low rate of
somaclonal variants (0.4 per thousand polyploid
plants) confirmed that the high-frequency
somatic embryogenesis technique could be used
for Coffea canephora varietal distribution right
away.
In vitro plantlet distribution
Distribution of the two clones in Central America
(see map 2) began in 1997 in the form of somatic
embryos and continued in 1998 and 1999 in the
form of plantlets to be acclimatized. Around
20 000 embryos and 20 000 plantlets were distributed, either during training courses at CATIE
or during support missions to laboratories at the
various national coffee research organizations.
Several of the first batches of in vitro plantlets
were lost, and transport conditions were subsequently improved, resulting in acclimatization
rates after transport of around 90%. However,
these operations revealed that the plant material
used was too bulky for large-scale distribution
(several hundred thousand to several million
plantlets). Research was therefore begun with a
view to producing mini-plantlets and acclimatizing somatic embryos directly. This led to the
development in 1998 of a novel, effective
acclimatization technique, planting mature
somatic embryos mass produced in a bioreactor
directly in the nursery (Etienne-Barry et al.,
1999; Barry-Etienne et al., 2002).
The partners’ contribution to clonal
propagation and transfer
of the technique
Four of the seven partner countries have laboratories (map 2): Guatemala, El Salvador,
Honduras and the Dominican Republic. From
the somatic embryos despatched in 1997, the laboratories were able to build up batches of plants
for each parent, which they propagated by taking
microcuttings. Moreover, the somatic embryogenesis technique developed at CATIE by CIRAD
was transferred to the partners between 1997
and 1998, enabling them to introduce new clone
batches. Producing locally enables the laboratories to achieve their production targets
(expressed in hectares of seed garden), which
have continued to increase since the start of
the project as a result of demand from growers
who believe in the merits of the Nemaya cultivar.
Setting up seed gardens
Acclimatization units
Acclimatization is a tricky stage in any somatic
embryogenesis procedure. To prepare for it,
numerous courses and technical support sessions were organized, either at CATIE or locally,
and a detailed illustrated protocol (Etienne et
al., 1997b) was distributed to the different partners. Based on the recommendations made,
acclimatization units of various designs (photo 6),
but all with the necessary shade and humidity
conditions, were set up. They proved to be both
economical and appropriate for each country’s
requirements. However, it was impossible to
impose standard horticultural substrates,
containers or sterilization methods, since each
organization preferred to use the method developed locally for seedling nurseries. The main
losses were thus due to the units’ failure to
follow horticultural substrate sterilization procedures: insufficient or premature sterilization,
leading to fungus attacks, and late sterilization
resulting in burnt plants. By the end of 1998,
however, all the organizations had mastered the
acclimatization and nursery stages (photo 7).
Seed garden structure
The trees of the two parent clones were planted
in alternate rows at a density of around
1 600 trees/hectare (photos 8 and 9). Coffea
canephora is a self-incompatible species, and
the seeds gathered from one parent or the other
are therefore theoretically the result of a reciprocal cross. The risks of pollution by alien pollen
are relatively small, since there is very little
Robusta in the growing zones in which the seed
gardens were set up. Figure 3 shows the structure of a seed garden.
Confirmation of synchronized
flowering and certain aspects
of field growth
The phenotypes of the parent clones of the
Nemaya cultivar are very different. Clone T3561
is a Congolese type tree with broad leaves and a
high rate of plagiotropic shoot mortality. Clone
T3751 is more like the Guinean type, with
smaller leaves, smaller trees and a higher
branching rate. It would be worth studying the
genetic origin of the two clones.
Since the very start of the project, there had
been some doubt about whether flowering in the
two parents was synchronized (this is crucial for
seed production). However, the small seed gardens set up in Costa Rica in 1997 under very
varying soil and climatic conditions removed any
trace of doubt. The two clones flower at the same
time from as early as year 2 in the field
(photo 9). In lowland areas, parent T3561
flowers right from year 1, while parent T3751
flowers later, in year 2. At heights of over 1 000 m
above sea level, both clones suffer from the low
temperatures and growth is significantly
affected (Bertrand et al., 1999). We therefore
recommended setting up seed gardens in
BREEDING
Robusta growing areas (between 0 and 800 m
above sea level), in zones with a short dry season.
Recommendations for using the
Nemaya cultivar
Grafting is commonly used for fruit trees, to
improve their adaptability to unfavourable soil or
climatic conditions. Even when nematodes are
not a problem, Robusta conveys increased vigour
to Arabica under Robusta growing conditions
(under 800 m above sea level in Central
America). This effect has not been scientifically
proved, but has been observed by numerous
growers and is no longer in any doubt.
Systematic grafting onto Robusta is therefore
recommended in lowland areas, which are marginal for Arabica due to their high temperatures
and are often pioneer fronts.
In highland areas, the Nemaya cultivar may be
used if the soil parasite situation warrants it. If
the nematode species found are very aggressive,
grafting should be practised systematically. In
the event of severe Pratylenchus infestation,
Villain et al. (1999) showed that in Guatemala,
grafting is much more effective than chemical
treatments and maintains farm profit margins.
Conversely, grafting is not recommended with
less pathogenic species such as M. exigua, and
even more so when there are no nematodes,
since it results in yield losses of around 20% due
to the unsuitability of Robusta for upland areas
where temperatures are low (Bertrand et al.
,1999). To overcome the limitations of the
Nemaya cultivar and propose another variety,
CIRAD and Promecafe embarked in 1999 on creating a new Arabusta type variety, to be obtained
by crossing a tetraploid Robusta variety,
obtained by doubling the chromosome stock of
one of the parents of the Nemaya cultivar after
treating it with colchicin, with an Arabica. This
variety, which like the Nemaya cultivar should
be resistant to the main nematodes, should be
more suitable for upland areas and be highly
compatible with Arabica. The successful creation
and distribution of the Nemaya cultivar will be
used as the basis for the creation and distribution of the new variety.
Other recommendations were made concerning
how to handle the seeds. As they are Robusta
seeds, germination rates are likely to be lower
than for Arabica. Moreover, seed storage, transport and packing conditions need to be defined.
Expected gains for growers
Using the Nemaya cultivar should enable very
significant gains in productivity in severely
infested or lowland zones. Gains of over 20% can
be expected provided the above conditions of use
are respected. Moreover, grafting will remove
the need for nematicides. The area that could be
planted with this rootstock variety is estimated
at over 200 000 ha.
Expected gains for the project partners
The Nemaya cultivar has been registered by the
project partners (Central American national organizations, CATIE and CIRAD). Producers have
expressed a keen interest in the variety. In
Guatemala, the coffee research organization
Anacafe has estimated the market for the Nemaya
cultivar at 30 t of seeds per year. For every kilo
sold, the partners will receive royalties, which will
be used to fund continued coffee genetic improvement research in Central America. This partnership paves the way for long-term cooperation,
which is essential in breeding a perennial species,
and has strengthened the links between countries
in the region.
Conclusions
The creation and distribution of the Nemaya
cultivar has been a highly profitable first experiment involving different partners and disciplines
Mai 2002
(genetic improvement, nematology, micropropagation). The experience acquired in creating,
selecting, propagating and distributing the
Nemaya cultivar has taught us a certain number
of lessons for the future.
The Nemaya cultivar is not the first example
of a regionally selected variety. The Catimor varieties bred by Promecafe until 1990 were widely
distributed and very popular with growers.
However, they were created in Brazil or
Portugal. The Nemaya cultivar is the first example of a variety created locally in response to a
specific need in Central America. This experiment has confirmed that it is possible to breed
new varieties in the region and to produce a
commercial product quite rapidly. The success of
the operation has prompted the development of
a regional Arabica genetic improvement project
based on breeding F1 hybrids propagated on a
large scale by somatic embryogenesis (Bertrand
et al., 1999; Etienne et al., 2002).
The way in which the variety is distributed is
also novel. In effect, this is the first time that
somatic embryogenesis has been used on such a
large scale to distribute a new coffee variety. The
experience acquired in the laboratory, acclimatization, nursery and plantlet transport stages has
already proved useful. For instance, it has contributed to the very rapid progress made in
acclimatization (the development of direct planting of somatic embryos) and production management. This experience will be very useful when distributing future varieties.
Acknowledgements: We should like to thank
the French Ministry for Foreign Affairs (MAE)
and the European Union for their financial support of this research. Our thanks also go to
W. Solano, A. Pereira, A. Molina and P. Figueroa
for their work on propagating and acclimatizing
the Nemaya cultivar parent clones.
Plantations, recherche, développement
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