世界上最受欢迎的咖啡，比我们自己的物种还要古老

一组研究人员来自 布法罗大学 （美国）对迄今为止最高质量的阿拉比卡基因组进行了测序。 结果于本周一发表于 “自然遗传学”， 研究表明，这种咖啡品种是在 60 万多年前通过其他两种咖啡品种的自然杂交在埃塞俄比亚森林中形成的，远早于人类开始种植咖啡并将其传播到世界各地。

然而，部分由于近亲繁殖历史和种群规模较小导致遗传多样性较低，该品种容易受到许多害虫和疾病的影响，只能在世界上少数气候条件更有利的地方种植。 。 研究人员表示，其谱系的秘密可能有助于这些谷物在未来几十年更好地抵御气候变化。

利用尖端 DNA 测序技术和先进数据科学获得的新参考基因组，该团队能够对 39 个阿拉比卡品种进行测序，甚至对瑞典博物学家卡尔·林奈 (Carl Linnaeus) 用来命名该物种的 18 世纪标本进行了测序。 。 参考基因组现已位于公开数字数据库中。

«虽然还有其他关于阿拉比卡咖啡的公开参考资料，但我们团队的工作质量非常高。 “这是迄今为止最先进、最完整的基因组，”该研究的共同领导者之一、高级基因组学专家 Patrick Descombes 说。 雀巢研究。

据研究人员称，阿拉比卡咖啡是由两种咖啡豆之间的自然杂交形成的。 中果咖啡 y 咖啡，之后他从父母双方各收到两组染色体。 到目前为止，科学家们还很难确定这一事件发生的确切时间和地点，估计发生在 10,000 到 100 万年前。

为了寻找原始事件的证据，研究人员通过计算建模程序运行了各种阿拉比卡咖啡基因组，以寻找该物种基础的特征。

这些模型显示了阿拉比卡咖啡历史上的三个人口瓶颈； 最古老的发生在大约 29,000 代人（或 610,000 年前）之前。 这表明阿拉比卡咖啡的形成时间更早，大约在 61 万到 100 万年前。

“换句话说，创造阿拉比卡咖啡的杂交并不是人类所做的，”该研究的合著者、布法罗大学的维克多·艾伯特说。 “很明显，这种多倍体事件早于现代人类和咖啡种植。”

长期以来，人们一直认为咖啡树是在埃塞俄比亚发展起来的，但该团队在从非洲东南部延伸到亚洲的东非大裂谷周围收集的品种显示出明显的地理鸿沟。 研究的所有野生品种都起源于西侧，而所有栽培品种都起源于东侧，靠近分隔非洲和也门的曼德海峡。

这与咖啡种植可能主要始于 15 世纪左右的也门的证据相吻合。 据信，印度僧侣巴巴·布丹 (Baba Budan) 在 1600 年左右将传说中的“七粒种子”从也门走私出境，建立了印度阿拉比卡作物，并为今天咖啡的全球影响力奠定了基础。

“看来也门咖啡的多样性可能是当今所有主要品种的创始人，”德斯科姆说。 “咖啡并不是像玉米或小麦那样经过大量杂交来创造新品种的作物。 人们主要选择自己喜欢的品种然后种植。 “所以我们今天拥有的品种可能已经存在很长时间了。”

气候的影响

研究人员还能够将非洲的气候事件与野生和栽培阿拉比卡咖啡种群随时间的波动情况进行对比。 这些模型显示，20 至 10 万年前，人口规模长期处于低水平，这与据信在 40 至 7 万年前袭击该地区的长期干旱和寒冷气候大致吻合。 随后，在 6,000 至 15,000 年前的非洲湿润时期，人口数量开始增加，当时的生长条件可能最为有利。

大约在 3 万年前的同一时期，野生品种和最终由人类栽培的品种出现了分歧。

南洋理工大学助理教授贾科·萨洛耶尔维 (Jarkko Salojärvi) 表示：“它们偶尔仍会相互繁殖，但可能在大约 8,000 至 9,000 年前非洲湿润期末期以及由于海平面上升而导致海峡扩大时停止了。” 新加坡的另一位通讯合著者。

遗传多样性低

据估计，栽培阿拉比卡咖啡豆的有效种群规模仅为 10,000 至 50,000 只。 它的遗传多样性较低，意味着它可能会像卡文迪什香蕉单一栽培一样，被咖啡锈病等病原体彻底消灭，每年造成 10 亿至 20 亿美元的损失。

参考基因组能够更多地揭示阿拉比卡品种系如何获得对这种疾病的强大抵抗力。

帝汶品种是在东南亚形成的，是阿拉比卡咖啡与其亲本之一的自发杂交品种， 中果咖啡 。 该品种也称为罗布斯塔，主要用于速溶咖啡，比阿拉比卡咖啡具有更强的抗病能力。

“因此，当罗布斯塔在帝汶再次与阿拉比卡杂交时，它带来了一些病原体防御基因，”阿尔伯特说，他也在 2014 年共同领导了罗布斯​​塔基因组测序。阿尔伯特和他的合作者目前的工作还展示了罗布斯塔基因组的大幅改进版本，以及来自另一个阿拉比卡祖先物种的新序列， 优金尼奥德咖啡。

虽然育种者试图复制这种杂交以增强对病原体的防御，但新的阿拉比卡参考基因组使研究人员能够识别出包含 RPP8 抗性基因家族成员以及通用基因调节因子的新区域。 阻力，心肺复苏1。

“这些结果表明，有一个新的靶位点可能会提高阿拉比卡咖啡的病原体抵抗力，”Salojärvi 说。

基因组还提供了其他新发现，例如哪些野生品种最接近现代栽培的阿拉比卡咖啡。 他们还发现铁皮卡（Typica）品种是一种原产于印度或斯里兰卡的早期荷兰品种，可能是主要由法国人种植的波本品种的母本。

“我们的工作与重建一个非常重要的家庭的家谱没有什么不同，”阿尔伯特说。