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浅谈阿拉比卡咖啡豆的基因测序

发布时间:2020-09-17 11:04:00  文章来源:互联网
    在我们无暇顾及这个世界的时候,世界仍旧在悄然发生很多很重要的事件。2020年3月13日,一群咖啡科学家在Nature Scientific Reports上联合发表了一篇重磅论文:

    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

    1.阿拉比卡种的基因多样性?不存在的!

    基于CATIE组织公开的种质数据,研究者们为736种阿拉比卡以及93支也门阿拉比卡的培育品种进行基因测序研究。这是人类第一次以基因测序的方式对咖啡进行研究。

7号染色体同源置换
图表源自该论文:7号染色体同源置换

    这些种质收集和基因测序工作让我们终于得以科学地接近阿拉比卡真实的起源。学者们确认阿拉比卡种来自于 卡内弗拉种(C.canephora) 和 尤金奥戴斯种(C.eugeniodes) 的一次偶然杂交,而且全世界所有的阿拉比卡种都来自于偶然自然杂交的同一棵树。所以讨论阿拉比卡种的生物多样性?可以说——几乎是不存在的。

    是不是听起来像是一个假故事?但是却那么多人一起研究了这么久做了这么多巨量的工作得到了这项结论!

    所以,这事儿和我们有关系么?

    关系在于,科学证实了“阿拉比卡咖啡”几乎是世界上主流农作物当中基因多样性最少的农作物(就都是1棵树了…还谈什么多样性)。它不像水稻或其他主流农作物,它的风险在于一旦遇见危机(譬如气候),某种程度上来说,整个咖啡行业的投入都会显得无比脆弱。

    阿拉比卡历史短暂、基因多元性低的特性使得传统农业技术譬如作物育种、基因图谱、基因克隆…几乎不起作用。发展全新的替代解决方案成为了下一个最为关键的研究议题。

    基因多样性是进行农作物基因改良的基石,而这个问题对于阿拉比卡而言,随着埃塞西南区域(恰巧是起源地)近些年的人口过度激增而变得更加严峻。

    2.基因测序,揭示了什么历史真相?

    基于对736个阿拉比卡种的基因测序工作,研究者们终于得以揭秘这一品种的地理分布与历史变迁。这些结论彻底颠覆了我们对咖啡的认知。

咖啡属的基因多样性
图表源自该论文:咖啡属的基因多样性

    关于历史变迁,研究得到了一些看似反常识却非常有趣的最新结论:

    - 咖啡是由埃塞俄比亚山区的游牧民族最早发现其兴奋作用;

    - 现代咖啡冲煮方式起源于宰比德(也门),阿拉伯半岛最南端的一座城市;

    - 人类历史上的第一个“咖啡市场”诞生于也门;

    - 在埃塞,咖啡由于基督教而被封禁到20世纪初;而埃塞的咖啡仪式?它真的是一个新发明并不是什么传统文化;

    - 所有的阿拉比卡咖啡都直系同源,都来自于同一棵并不久远且极其偶然的进化;

    - 基因测序结果显示埃塞俄比亚西南雨林地区较为常见树种的基因与埃塞东部地区及也门的有所差异。而世界范围内广泛种植的树种则非常接近埃塞东部地区与也门这一分支。东非和印度的咖啡树种也属于波旁/铁毕卡分支。这一结果验证了之前较为普遍认可的有关咖啡历史的相关推测——咖啡是从也门传播向世界各地的。

    所以咖啡的历史是:

    从埃塞西南传播到埃塞其他区域种植,但是直到17世纪才驯化出阿拉比卡种,主要在哈拉尔、西达摩等区域,并为科研/旅行人士所记载。15-16世纪,咖啡人工培育种才在也门诞生以满足其国内消费需求。目前80%以上拉丁美洲的咖啡与产量都来自于埃塞东部/也门的波旁-铁毕卡分支。

    3.阿拉比卡到底有多少分支?

    研究结果表明,阿拉比卡分为三支:

    1- 也门-哈拉尔分支,是最为广泛传播与种植的分支

    2- 埃塞西南野生分支,主要起源于吉玛-邦加产区(Jimma-Bonga)

    3- 埃塞西南谢卡(Sheka)区域野生分支,知名度较小,起源于该区域的原始森林

    这是依据目前的研究已经确认的几个分支,但是不排除还有其他分支可能。目前由于数据匮乏及研究难度较大,有很多猜测仍然有待进一步证实。

    题外话:不知道大家还记不记得前几期推送的世界18国咖啡产区名录[中英对照][雨林v1。0版]

    里面讨论埃塞的时候根据地形分析和产区概况,我们在埃塞地图上画了三个圈:


    你就说巧不巧?…经基因测序验证的埃塞野生咖啡三个分支,刚好和我们分析产区分布时得出的三个圈圈重合了!

    4.这是一个协作的时代

    论文的作者,有这么多:

    意大利的数家科研机构以及Lavazza,illycaffè等企业还有几所意大利高校,以及WCR世界咖啡研究组织、法国CIRAD、美国德州农机大学、哥斯达黎加CATIE、也门萨那大学等等等等…都联合参与了此项研究。

    这样壮观的研究和无国界的协作,必须先给一个敬佩!

    可能2020很难,但还是让我们对无国界地共同努力充满期待!



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