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Evaluation of ethiopian germplasm as a resource for the genetic improvement of Coffea arabica L. Evaluación del germoplasma etíope como recurso para el mejoramiento genético de Coffea arabica L.

How to Cite
Arias, J. C., & Medina-Rivera, R. D. (2025). Evaluation of ethiopian germplasm as a resource for the genetic improvement of Coffea arabica L. Cenicafe Journal, 76(1), e76103. https://doi.org/10.38141/10778/76103

Dimensions
PlumX

Keywords
Sectión
Articles
Juan Carlos Arias
Rubén Darío Medina-Rivera

Summary

Given the economic impact of coffee leaf rust (Hemileia  vastatrix  Berk.  &  Br)  on  the  cultivation  of  Coffea  arabica  L.,  genetic  resistance  has  been  one  of  the  basic  objectives  of  breeding  programs.  The  aim  of  this  study  was  to  evaluate  the  potential  of  various  sources  of  resistance,  in  crossing  with  germplasm  of  Ethiopian  origin,  to  obtain  genotypes  with  desirable  agronomic  attributes.  For  this  purpose,  44  progenies  F4  and  F5  were  evaluated  over  one  crop  cycle  in  two  experimental  plots,  using  a  randomized  complete  block  design,  recording  variables  related  to  growth,  yield,  bean  characteristics,  and  resistance  to  coffee  leaf  rust.  The  data  obtained  from  the  ANOVA  was  used  to  calculate  the  Experimental Coefficient of Variation (CVe), Genetic Coefficient of Variation (CVg) and heritability ()  parameters.  The  CVe  and  CVg  were  less  than  8%  for  growth-related  variables,  but  exceeded  this  threshold  for  other  variables.  Meanwhile,  was greater than 78.5% in all cases. These values indicate a strong fixation of agronomic traits, enabling improvements  in  bean  characteristics  and  yield  through  selection  while  maintaining  compact  growth.  In  terms  of  rust  resistance,  although  all  progenies  are  resistant,  25%  exhibit  the  lowest  incidence  values,  indicating  a  high  selection  potential. The set of results identified that 9% of the progenies meet the selection criteria established by the program and can  potentially  be  evaluated  in  regional  adaptation  trials,  with  a  view  to  their  future  use  in  Colombian  coffee  growing.

Juan Carlos Arias, Centro Nacional de Investigaciones de Café

Investigador Científico I. Disciplina de Mejoramiento Genético. Cenicafé


Rubén Darío Medina-Rivera, Centro Nacional de Investigaciones de Café

Investigador Científico II. Disciplina de Biometría, Cenicafé.


References (See)

  1. Acuña-Zornosa, R. & Sadeghian-Khalajabadi, S. (2020). Identification of acid-tolerant coffee genotypes in a coffee germplasm collection in Colombia. Coffee Science, 15, e151727. https://doi.org/10.25186/.v15i.1727
  2. Alvarado, G. (2002). Mejoramiento de las características agronómicas de la variedad Colombia mediante la modificación en su composición. Avances Técnicos Cenicafé, 304, 1–8. https://doi.org/10.38141/10779/0304
  3. Alvarado, G., & Cortina, H. (1997). Comportamiento agronómico de progenies de híbridos triploides de C. arabica var. Caturra x (Caturra x C. canephora). Revista Cenicafé, 48(2), 73–91.
  4. Alvarado, G., & Moreno, G. (2005). Cambio de la virulencia de Hemileia vastatrix en progenies de Caturra X Híbrido de Timor. Revista Cenicafé, 56(2), 110–126.
  5. Alvarado, G., & Solórzano, L. (2001). Caracterización de la resistencia incompleta a Hemileia vastatrix en genotipos de café en Colombia. Revista Cenicafé, 52(1), 5–19. http://hdl.handle.net/10778/765
  6. Arias, J. C. (2019). Efecto de mezclas y unidad del área del genotipo sobre el incremento progresivo de Hemileia vastatrix Berk. y Br . Revista Cenicafé, 70(2), 30–44. https://doi.org/10.38141/10778/70203
  7. Arias, J. C. (2023). La Colección Colombiana de Café: Conservando la diversidad genética para una caficultura sostenible. Cenicafé. https://doi.org/10.38141/cenbook-0021
  8. Arias, J. C., & Flórez, C. P. (2023). Identification of sources of male sterility in the Colombian Coffee Collection for the genetic improvement of Coffea arabica L. PLOS ONE, 18(9), e0291264. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0291264
  9. Arias, J. C., López-Monsalve, L. F., Medina-Rivera, R. D., & Flórez-Ramos, C. P. (2025). Sensory characterization of the Ethiopian germplasm of Coffea arabica L. conserved in the Colombian Coffee Collection. Frontiers in Sustainable Food Systems, 9, 1497350. https://doi.org/10.3389/fsufs.2025.1497350
  10. Barriga, P., Fuentes, R., Carrillo, B., & Jobet, C. (1983). Heredabilidad de algunos caracteres agronómicos y morfofisiológicos en triticale hexaploide. Agro Sur, 11(1), 43–48
  11. Benti, T., Gebre, E., Tesfaye, K., Berecha, G., Lashermes, P., Kyallo, M., & Kouadio Yao, N. (2021). Genetic diversity among commercial arabica coffee (Coffea arabica L.) varieties in Ethiopia using simple sequence repeat markers. Journal of Crop Improvement, 35(2), 147–168. https://doi.org/10.1080/15427528.2020.1803169
  12. Bertrand, B., Alpizar, E., Lara, L., SantaCreo, R., Hidalgo, M., Quijano, J. M., Montagnon, C., Georget, F., & Etienne, H. (2011). Performance of Coffea arabica F1 hybrids in agroforestry and full-sun cropping systems in comparison with american pure line cultivars. Euphytica, 181(2), 147–158. https://doi.org/10.1007/s10681-011-0372-7
  13. Bertrand, B., Davis, A. P., Maraval, I., Forestier, N., & Mieulet, D. (2023). Potential beverage quality of three wild coffee species (Coffea brevipes, C. congensis and C. stenophylla) and consideration of their agronomic use. Journal of the Science of Food and Agriculture, 103(7), 3602–3612. https://doi.org/10.1002/jsfa.12347
  14. Bertrand, B., Etienne, H., Cilas, C., Charrier, A., & Baradat, P. (2005). Coffea arabica hybrid performance for yield, fertility and bean weight. Euphytica, 141(3), 255–262. https://doi.org/10.1007/s10681-005-7681-7
  15. Carvalho, A., Medina Filho, H. P., Fazuoli, L. C., & Costa, W. M. da. (1984). Number of loci and gene action of short stature factors in Coffea arabica L. Bragantia, 43, 425–442. https://doi.org/10.1590/S0006-87051984000200014
  16. Castillo, J. (1977). Producción, variabilidad y distribución de la cosecha en introducciones de café, Revista Cenicafé, 28(3), 82–107. http://hdl.handle.net/10778/4311
  17. Castillo, J. (1978). Características de grano de introducciones de café. Revista Cenicafé, 29(1), 3–17. http://hdl.handle.net/10778/4310
  18. Castillo, J., & Moreno, G. (1982). Selección de cruzamientos derivados del Híbrido de Timor en la obtención de variedades mejoradas de café para Colombia. Revista Cenicafé, 32(2), 37–53.
  19. Castillo, J., & Moreno, G. (1988). La Variedad Colombia: Selección de un cultivar compuesto resistente a la roya del cafeto. Cenicafé. https://doi.org/10.38141/cenbook-0023
  20. Castillo, J., Moreno, G., & López, S. (1976). Uso de resistencia genética a Hemileia vastatrix Berk & Br. Existente en el germoplasma de café en Colombia. Revista Cenicafé, 27(1), 3–25. http://hdl.handle.net/10778/994
  21. Centro Nacional de Investigaciones de Café. (2016). Informe Anual Cenicafé 2016. https://doi.org/10.38141/10783/2016
  22. Clin, P., Grognard, F., Andrivon, D., Mailleret, L., & Hamelin, F. M. (2022). Host mixtures for plant disease control: Benefits from pathogen selection and immune priming. Evolutionary Applications, 15(6), 967-975. https://doi.org/10.1111/eva.13386
  23. Cortina, H. (2019). Evaluación de progenies f4rc1 de (Caturra x Coffea canephora) x Caturra. Revista Cenicafé, 70(1), 44–64. https://doi.org/10.38141/10778/70104
  24. Cortina, H., & Castro, B. (2015). Evaluación de híbridos interespecíficos de Coffea arabica x Coffea canephora con resistencia a Hemileia vastatrix y Ceratocystis colombiana. Revista Cenicafé, 66(2), 17–29.
  25. Cortina, H. A., Moncada, M., & Herrera, J. C. (2012). Variedad Castillo ®: Preguntas frecuentes. Avances Técnicos Cenicafé, 426, 1–12. https://doi.org/10.38141/10779/0426
  26. Eskes, A. B., Hoogstraten, J. G. J., Toma-Braghini, M., & Carvalho, A. (1990). Race-specificity and inheritance of incomplete resistance to coffee leaf rust in some Icatu coffee progenies and derivatives of Hibrido de Timor. Euphytica, 47(1), 11–19. https://doi.org/10.1007/BF00040356
  27. Eskes, A. B.,& Toma-Braghini, M. (1981). Métodos de evaluación de la resistencia contra la roya del cafeto (Hemileia vastatrix Berk. et Br.). Boletín Fitosanitario FAO, 29(3-4), 56–66.
  28. Falconer, D. S. (1987). Introducción a la genética cuantitativa. Compañía Editorial Continental.
  29. Flor, H. H. (1971). Current Status of the Gene-For-Gene Concept. Annual Review of Phytopathology, 9(1), 275–296. https://doi.org/10.1146/annurev.py.09.090171.001423
  30. Flórez, C. P., Maldonado, C. E., Cortina, H. A., Moncada, M. D. P., Montoya, E. C., Ibarra, L. N., Unigarro, C. A., Rendón, J. R., & Duque Orrego, H. (2016). Cenicafé 1: Nueva variedad de porte bajo altamente productiva resistente a la roya y al CBD con mayor calidad física del grano. Avances Técnicos Cenicafé, 469, 1–8. https://doi.org/10.38141/10779/0469
  31. Meyer, F. G., Fernie, L. M., Narasimhaswamy, R. L., Monaco, L. C., & Greathead, D. J. (1968). FAO Coffee Mission to Ethiopia 1964-1965. FAO.
  32. Georget, F., Marie, L., Alpizar, E., Courtel, P., Bordeaux, M., Hidalgo, J. M., Marraccini, P., Breitler, J., Déchamp, E., Poncon, C., Etienne, H., & Bertrand, B. (2019). Starmaya: The first arabica F1 coffee hybrid produced using genetic male sterility. Frontiers in Plant Science, 10, 1344. https://doi.org/10.3389/fpls.2019.01344
  33. Gichuru, E., Alwora, G., Gimase, J., & Kathurima, C. (2021). Coffee Leaf Rust (Hemileia vastatrix) in Kenya—A Review. Agronomy, 11(12), 2590. https://doi.org/10.3390/agronomy11122590
  34. Guillaumet, J. L., & Halle, F. (1978). Échantillonnage du matériel Coffea arabica récolté en Éthiopie. En A. Charrier (Ed.), Etude de la structure et de la variabilité génétique des caféiers: Résultats des études et des expérimentations réalisées au Cameroun, en Cote d’Ivoire et à Madagascar sur l’espèce Coffea arabica L. collectée en Ethiopie par une mission ORSTOM en 1966- Bulletin IFCC 14 (pp. 13–18). IFCC.
  35. Herrera, J. C., Alvarado, G., Cortina, H. A., Combes, M. C., Romero, G., & Lashermes, P. (2009). Genetic analysis of partial resistance to coffee leaf rust (Hemileia vastatrix Berk & Br.) introgressed into the cultivated Coffea arabica L. from the diploid C. canephora species. Euphytica, 167(1), 57–67. https://doi.org/10.1007/s10681-008-9860-9
  36. Indian Coffee Board. (1953). The sixth annual report of the research department of the Indian Coffee Board (1952 – 53) (Núm. 6; Bulletin Research Department, pp. 7–27).
  37. Jaramillo, A. (2018). El Clima de la Caficultura en Colombia. Cenicafé.
  38. Johnson, H., Robinson, H. F., & Comstock, R. E. (1955). Estimates of Genetic and Environmental Variability in Soybeans1. Agronomy Journal, 47(7), 314–318. https://doi.org/10.2134/agronj1955.00021962004700070009x
  39. Johnson, R. (1984). A Critical Analysis of Durable Resistance. Annual Review of Phytopathology, 22(1), 309–330. https://doi.org/10.1146/annurev.py.22.090184.001521
  40. Mayne, W. W. (1932). Physiological Specialisation of Hemileia vastatrix B. and Br. Nature, 129(3257), 510–510. https://doi.org/10.1038/129510a0
  41. McCook, S., Montero Mora, A. (2024). Coffee breeding in a time of crisis: F1 hybrids in Central America since 1990. Plants, People, Planet, 6(5), 1070–1079. https://doi.org/10.1002/ppp3.10480
  42. Molina, D., & Medina Rivera, R. (2022). Identifying Coffea genotypes tolerant to water deficit. Coffee Science, 17, e171994. https://doi.org/10.25186/.v17i.1994
  43. Molina, D., Moncada-Botero, M.P., Cortina-Guerrero, H. A., & Benavides, P. (2022). Searching for a Coffee variety with antibiosis effect to Hypothenemus hampei Ferrari (Coleoptera: Curculionidae). Euphytica, 218(7), 97. https://doi.org/10.1007/s10681-022-03047-3
  44. Moreno, G. (2004). Obtención de variedades de café con resistencia durable a enfermedades, usando la diversidad genética como estrategia de mejoramiento. Revista de la Academia Colombiana de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales, 28(107), 187–200. https://doi.org/10.18257/raccefyn.28(107).2004.1988
  45. Piza, M. R., Luz, S. R. O. T. D., Andrade, V. T., Figueiredo, V. C., Abrahão, J. C. D. R., Bruzi, A. T., & Botelho, C. E. (2023). Multiple Traits Selection Strategies: A Proposal for Coffee Plant Breeding. Agronomy, 13(8), 2033. https://doi.org/10.3390/agronomy13082033
  46. Rivillas, C., Leguizamón, J., Gil, L. F., & Duque, H. (2005). Recomendaciones para el manejo de la roya del cafeto en Colombia. Boletín Técnico Cenicafé, 19, 1–36. https://doi.org/10.38141/10781/019
  47. Rodrigues, C. J., Bettencourt, A. J., & Rijo, L. (1975). Races of the Pathogen and Resistance to Coffee Rust. Annual Review of Phytopathology, 13(1), 49–70. https://doi.org/10.1146/annurev.py.13.090175.000405
  48. Romero, J. V., Bustamante, L. A., Cortina, H., & Moncada, M. P. (2012). Evaluación por resistencia a Hypothenemus hampei Ferrari en poblaciones derivadas de cruces entre Caturra e introducciones etíopes. Revista Cenicafé, 63(2), 31–49. http://hdl.handle.net/10778/534
  49. Romero, J. V., & Cortina, H. (2004). Fecundidad y ciclo de vida de Hypothenemus hampei (Coleoptera:Curculionidae:Scolytinae) en introducciones silvestres de café. Revista Cenicafé, 55(3), 221–231.
  50. Sachs, J. D., Cordes, K., Rising, J., Toledano, P., & Maennling, N. (2019). Ensuring Economic Viability and Sustainability of Coffee Production. Columbia Center on Sustainable Investment.
  51. Scalabrin, S., Toniutti, L., Di Gaspero, G., Scaglione, D., Magris, G., Vidotto, M., Pinosio, S., Cattonaro, F., Magni, F., Jurman, I., Cerutti, M., Suggi Liverani, F., Navarini, L., Del Terra, L., Pellegrino, G., Ruosi, M. R., Vitulo, N., Valle, G., Pallavicini, A., … Bertrand, B. (2020). A single polyploidization event at the origin of the tetraploid genome of Coffea arabica is responsible for the extremely low genetic variation in wild and cultivated germplasm. Scientific Reports, 10(1), 4642. https://doi.org/10.1038/s41598-020-61216-7
  52. Servellón, R. (1996). Estimación de parámetros genéticos y de respuestas a la selección en la población de arroz irrigado CNA 1. Agronomía Mesoamericana, 7(2), 50–57. https://dialnet.unirioja.es/servlet/articulo?codigo=5546862
  53. Susi, H., & Laine, A. (2015). The effectiveness and costs of pathogen resistance strategies in a perennial plant. Journal of Ecology, 103(2), 303–315. https://doi.org/10.1111/1365-2745.12373
  54. Van Der Plank, J. E. (1963). The Control of Plant Disease Studied as Part of Epidemiology. En Plant Diseases (pp. 1–6). Elsevier. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-711450-7.50004-4
  55. Zambolim, L. (2016). Current status and management of coffee leaf rust in Brazil. Tropical Plant Pathology, 41(1), 1–8. https://doi.org/10.1007/s40858-016-0065-9