La ricerca genetica aumenta la risposta alle malattie che colpiscono il raccolto di caffè delle Hawaii

Essendo l’unico stato che produce caffè, inclusa l’iconica varietà Kona, i coltivatori delle Hawaii e i funzionari dell’agricoltura si sono allarmati quando la ruggine delle foglie di caffè ha iniziato a diffondersi rapidamente attraverso le isole.

Il devastante fungo della pianta, che riduce i raccolti e danneggia le piante del caffè attaccando le foglie della pianta, è stato rilevato per la prima volta sulle isole di Maui e Hawaii nel 2020. Da allora è stato trovato a Oahu, Lanai, Kauai e Molokai. Uno sforzo di collaborazione è stato rapidamente mobilitato in risposta alla crescente minaccia.

“Ci stavamo preparando per CLR [coffee leaf rust], ma non era la priorità assoluta”, ha affermato Christopher Manfredi, direttore esecutivo della Hawaii Coffee Association (HCA). “Ora è. “

La partnership, guidata dal Synergistic Hawaii Agriculture Council (SHAC), con il finanziamento del programma Rapid Outcomes from Agricultural Research (ROAR) della Foundation for Food & Agriculture Research (FFAR), sta perseguendo una risposta su più fronti alla ruggine delle foglie di caffè (CLR). ) ), che provoca annualmente 3 miliardi di dollari di danni in tutto il mondo.

C’è molto in gioco. L’industria del caffè crudo delle Hawaii ha un valore di $ 113,01 milioni all’anno e impegna circa 1.500 fattorie su 10.000 acri in tutto lo stato. La maggior parte sono a conduzione familiare e più piccole di due acri. Molte più persone dipendono dall’industria per il loro sostentamento, che genera anche entrate dall’aumento del turismo e dalle attività correlate.

“I numeri non fanno un buon lavoro nel parlare della profonda eredità di 200 anni del caffè alle Hawaii”, ha affermato Suzanne Shriner, direttrice dello SHAC. “Le potenziali perdite di reddito per i coltivatori sono gravi, ma mette anche a rischio un’intera comunità costruita attorno al caffè. La regione di Kona alle Hawaii è una mecca per i visitatori che fanno visite alle fattorie, negozi locali che vendono caffè e tutti i lavori accessori e le attrazioni che derivano dal richiamo del chicco di caffè.

I coltivatori stanno già avvertendo gli effetti poiché la malattia provoca una defogliazione che può ridurre i raccolti fino al 70% e aumentare significativamente i costi di produzione. In risposta, molti agricoltori hanno aumentato i prezzi del caffè non tostato da $ 1,50 a $ 3 per libbra. L ‘”impatto economico a valle” è stimato in circa 231,67 milioni di dollari per la stagione 2021-22.

“I nostri coltivatori sono alla disperata ricerca di una soluzione per CLR”, ha affermato Shriner. “La sovvenzione FFAR ha consentito ai ricercatori e all’estensione di distribuire rapidamente le risposte alle domande più basilari di questa malattia. Man mano che la nostra curva di apprendimento cresce, si basa sul finanziamento congiunto di FFAR e dei nostri partner della comunità che hanno abbinato i fondi”. Includono l’HCA, la Maui Coffee Association e l’Hawaii Coffee Growers Association.

La ricerca genetica FFAR è condotta dal Dr. Catherine Aime, una professoressa della Purdue University che è l’unica micologa accademica della nazione ampiamente specializzata in funghi che causano malattie della ruggine.

“I nostri obiettivi sono generare un genoma di alta qualità per il fungo (Hemileia vastatrix) che causa la malattia della ruggine delle foglie di caffè (CLR)”, ha spiegato Aime. Tali informazioni verranno utilizzate in diversi modi, inclusa l’identificazione dei marcatori di genotipizzazione all’interno del genoma per aiutare i ricercatori a tracciare il movimento e la dinamica della popolazione della ruggine e la caratterizzazione delle basi molecolari per superare la resistenza dell’ospite.

“Se siamo in grado di determinare (tramite la genotipizzazione) come si comportano le popolazioni di ruggine e generano diversità, ciò informerà i programmi di gestione”, ha affermato Aime. “Ad esempio, se scopriamo che i fattori ambientali sono i più importanti nella selezione dei ceppi ipervirulenti, sarebbe indicato l’alterazione delle condizioni di crescita dell’ospite in modo che siano meno favorevoli al CLR. Se, tuttavia, scopriamo che le nuove razze sono in continua evoluzione, allora allevare per una resistenza duratura sarebbe una strategia migliore.

Il team di Aime ha già identificato il ceppo della ruggine del caffè che sta colpendo il raccolto delle Hawaii, ha detto Shriner. “Purtroppo è una varietà aggressiva con grandi dimensioni [leaf] lesioni e un periodo di incubazione di 20 giorni.

Foglie di caffè ricoperte dalla ruggine delle foglie di caffè, un agente patogeno fungino che porta alla defogliazione e alla riduzione delle rese. Foto: Purdue University/Cathie Aime

La ricerca ha implicazioni per la comprensione della malattia che vanno oltre l’affrontare il suo focolaio alle Hawaii.

“L’obiettivo finale è fornire la conoscenza, basata su analisi genomiche e di popolazione, su come la ruggine riesce a erodere la resistenza dell’ospite così rapidamente”, ha affermato Aime. “Una volta compreso questo, possiamo pianificare meglio le strategie per mitigare i focolai, sia che ciò comporti cambiamenti nella gestione o strategie di allevamento. I funghi della ruggine causano alcune delle nostre malattie più gravi delle colture agricole e dei prodotti forestali. Quindi, qualsiasi intuizione su come superano la resistenza dell’ospite può aiutare a informare le strategie per controllarli in altri sistemi”.

Mentre la maggior parte delle altre regioni di coltivazione del caffè hanno piantato varietà resistenti alla ruggine, nessuna delle varietà coltivate commercialmente alle Hawaii è resistente, secondo un white paper dell’HCA. Inoltre, nessuno dei fungicidi più efficaci nella lotta contro la malattia è stato approvato per l’uso sul caffè nelle isole.

“È come se la tua casa fosse in fiamme e stai lavorando per ottenere un permesso per acquistare un tubo”, ha affermato Manfredi, osservando che i coltivatori hanno collaborato con ricercatori e agenzie statali e nazionali per consentire rapidamente l’uso sicuro di fungicidi sistemici approvati per il caffè altrove e su altre colture alimentari alle Hawaii.

L’HCA chiede sussidi per aiutare gli agricoltori ad acquistare fungicidi efficaci sul CLR. Questa posizione è supportata da un’analisi economica USDA-APHIS, che osserva: “Il mezzo più pratico per controllare il CLR è spruzzare fungicidi, che costerebbe ai coltivatori di caffè delle Hawaii fino a $ 10 milioni all’anno. Questi costi aggiuntivi avrebbero un impatto diverso sui diversi tipi di aziende agricole. Le piccole piantagioni di caffè non meccanizzate probabilmente non sarebbero in grado di assorbire i costi aggiuntivi per controllare il CLR e smetterebbero di produrre caffè. Le fattorie più grandi (> 15 acri) che utilizzano la meccanizzazione e metodi di allevamento moderni potrebbero essere in una posizione migliore per continuare la produzione perché hanno raccolti sufficientemente elevati da generare entrate sufficienti per assorbire i costi aggiuntivi”.

L’analisi raccomanda inoltre di passare a varietà resistenti ai CLR come potenziale soluzione a lungo termine per ridurre la necessità di applicazioni di fungicidi. “Stimiamo che costerebbe almeno $ 68,5 milioni per l’innesto sul campo, o $ 95,6 milioni per ripiantare tutta la superficie del caffè alle Hawaii. Tuttavia, il passaggio a varietà resistenti avverrebbe nel tempo”.

Anche la divulgazione e l’istruzione sono componenti importanti della risposta. Nell’ambito della sovvenzione FFAR, il College of Tropical Agriculture and Human Resources (UH-CTAHR) dell’Università delle Hawaii sta creando materiali e formando i coltivatori delle Hawaii sulle pratiche di gestione più note per CLR. I docenti e il personale di estensione stanno aiutando i coltivatori a rilevare e identificare il CLR nelle loro fattorie durante le fasi iniziali critiche, fornendo al contempo suggerimenti per la gestione della malattia con servizi igienico-sanitari del campo, monitoraggio, corretta nutrizione delle piante e fertilizzanti, potatura e fungicidi approvati.

“Stiamo rafforzando le basi: salute del suolo, salute degli alberi e gestione dell’azienda agricola”, ha affermato Manfredi.

Le attività di sensibilizzazione hanno incluso webinar, workshop, giornate sul campo, visite di medici di fattoria, video informativi, stand didattici in occasione di conferenze ed esposizioni del settore e un sito Web in cui è pubblicata la maggior parte dei materiali didattici.

Shriner ha affermato che le attività di ricerca e di estensione offrono vantaggi oltre al rallentamento o all’arresto della diffusione della ruggine delle foglie di caffè nelle isole.

Il controllo potrebbe non essere mai possibile. Ma la gestione potrebbe esserlo”, ha detto. “La sovvenzione FFAR ha consentito ai ricercatori e all’estensione di distribuire rapidamente risposte alle domande più basilari di questa malattia e raccogliere dati adeguati per sviluppare un piano strategico completo. Man mano che la nostra curva di apprendimento cresce, si basa sul finanziamento congiunto di FFAR e dei nostri partner della comunità che hanno abbinato i fondi. La risposta dei coltivatori e della comunità è stata di apprezzamento”.

Immagine: Bacche di caffè mature pronte per la raccolta. Foto: Wikipedia commons/Jonathan Wilkins


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