Расшифрован геном кофейного дерева
В исследовании, опубликованном в Science, учёные выбрали для изучения кофе Робуста из-за его генома среднего размера (710 миллионов пар оснований ДНК) и диплоидной природы (в отличие от тетраплоидного Coffea arabica). Использованная генетическая карта, созданная в 1980-х годах IRD в Кот-д'Ивуаре, также имела преимущество: растение было гомозиготным (два идентичных набора из одиннадцати хромосом), что упростило анализ по сравнению с природными гетерозиготами.
Координируя работу с Genoscope (CEA), учёные с помощью нескольких технологий секвенирования составили карту последовательности ДНК кофейного дерева, собранную в крупные фрагменты, пригодные для анализа. Команды IRD и CIRAD затем привязали эти фрагменты к высокоплотной генетической карте, чтобы реконструировать псевдохромосомы. Был создан и валидирован каталог генов и повторяющихся последовательностей, позволивший провести сравнение с другими растениями.
Ключевой этап
Исследователи установили референсную геномную последовательность для кофейных деревьев (включая вид Coffea arabica) и, в более широком смысле, для семейства Rubiaceae — одного из крупнейших семейств цветковых растений (около 12 500 видов).
Сравнительный анализ геномов международным консорциумом показал, что организация генома кофейного дерева лучше всего сохранилась в классе Asteridae (к которому относятся картофель и томаты) и очень близка к таковой у предкового вида, от которого произошли все настоящие двудольные (Eudicotyledons). Кроме того, изучение генома углубило понимание вторичного метаболизма растений и его диверсификации. Сравнение с геномом какао показало, что биосинтез кофеина обусловлен уникальными для каждого вида ферментами, появившимися в разные моменты их эволюции.
В долгосрочной перспективе расшифровка генома кофейного дерева открывает новые возможности для:
- селекционного улучшения сортов;
- изучения специфических функций генов (особенно уникальных для кофе);
- переноса результатов на другие виды;
- совершенствования диагностических инструментов для изучения функций растения.
Это облегчит реализацию прикладных проектов, таких как создание сортов с улучшенными технологическими и качественными характеристиками, более устойчивых к условиям среды и биоагентам (например, к кофейной листовой ржавчине). Эта болезнь до сих пор серьёзно влияет на кофейное производство и экономику стран-производителей Центральной Америки (Гватемала, Гондурас, Коста-Рика). Наконец, это поможет направить производителей к экологически интенсивному сельскому хозяйству.