Исследователи подтверждают, что вид Coffea arabica произошёл от случайного скрещивания двух видов, спонтанного сочетания двух разных видов: Coffea canephora и Coffea eugenioides, которые объединили два генома для создания нового вида. Таким образом, весь C. arabica, выращиваемый сегодня в мире, произошел от одного растения, предположительно от 10 000 до 20 000 лет назад.
В новом исследовании, опубликованном 16 марта, использовались современные генетические инструменты для отслеживания истории видов Coffea arabica, наиболее распространенных и экономически важных коммерческих сортов кофе в мире. Это означает, что одно растение, супер-особь, породило целый вид C. Arabica и миллионы деревьев, которые культивируются сегодня во всем мире в межтропическом поясе.
Само недавнее рождение вида C. arabica и форма генетического узкого места, возникшего в результате этого особого события видообразования, подтверждают другой главный вывод исследователей: что C. arabica имеет более низкое генетическое разнообразие, чем любые другие основные виды сельскохозяйственных культур в мире.
В этом исследовании представлены четкие и убедительные доказательства того, что разнообразие даже ниже, чем ранее представляли себе учёные. Это чрезвычайно важно для такой важной культуры, как кофе. Это показывает глубокую уязвимость для любого бизнеса, который зависит от кофе. В то же время в документе указываются ключевые пути снижения этой уязвимости путем разведения гибридных сортов арабики F1, которые используют существующее, но недостаточно высококачественное генетическое разнообразие арабики, а также для компиляции с другими видами в семействе кофе. Такие исследования и опыты уже идут полным ходом.
Исследование было опубликовано в профильном Nature Scientific Reports; исследование проводилось под эгидой World Coffee Research, Istituto di Genomica Applicata (Италия) и CIRAD (Франция) в сотрудничестве с итальянскими университетами Триеста, в Удине, Падуи и Вероны и при ключевом вкладе CATIE, Университета Саны в Йемене, Техасским университетом A & M. Первыми соавторами статьи являются ведущий агрономический специалист IGA Technology Services Симона Скалабрин и молекулярный инженер WCR Люсиль Тониутти. Исследование финансировалось ведущими итальянскими кофейными компаниями illycaffè и Lavazza с целью расширения научных знаний для обеспечения будущего кофейного сельского хозяйства.
Полученные результаты имеют важное значение для будущих программ по выращиванию кофе во всем мире, которые, как правило, стремятся использовать генетическое разнообразие, чтобы помочь фермерам решать сложные задачи, начиная от изменения климата и кончая болезнями и вредителями. Многие из подходов, используемых селекционерами в других культурах, не будут работать на арабике, учитывая ее очень низкий уровень генетического разнообразия.
Полученные данные свидетельствуют о том, что в долгосрочной перспективе селекционеры должны будут искать родственные виды в семействе Coffea, чтобы найти адекватное генетическое разнообразие для решения предстоящих задач, особенно при изменениях климата, и использовать современные методы выращивания для введения нового разнообразия. Несмотря на это, авторы также предполагают, что у селекционеров есть неиспользованное разнообразие, чтобы воспользоваться преимуществами «гибридной силы» путем скрещивания арабик из разных генетических групп для создания новых гибридных сортов F1.
Несмотря на убедительные выводы авторов о низком гено-разнообразии арабики, им удалось выделить три отдельные генетические группы, которые добавляют значительную эмпирическую поддержку историческим отчетам о зарождении кофе в Эфиопии. C. arabica возникла в диких высокогорных лесах Эфиопии и исторические свидетельства говорят нам, что затем кофе попал в Йемен в 14-ом веке, где он был впервые использован для выращивания. Из Йемена две группы кофе, линии Bourbon и Typica, попали в остальной мир, где они продолжают доминировать в производстве до сих пор. Предыдущие исследования арабики выделяли только две группы: группу, содержащую коммерческие сорта, которые попали из Эфиопии в Йемен и затем в мир, а также группу «диких» эфиопских арабик. В этом исследовании авторы выявили уже три отдельные группы и подозревают, что существует и четвёртая… и все они родом из Эфиопии.
Большая часть кофе из групп Джимма-Бонга и Шека никогда не использовалась в программах выращивания кофе за пределами Эфиопии. Существование этих групп и их отличие от коммерческих сортов означают, что селекционеры могут использовать их для создания гибридных скрещиваний F1, которые привнесут новое и крайне важное генетическое разнообразие в уже культивируемые сорта. Поскольку такие гибриды F1 улавливают это дополнительное генетическое разнообразие, они, как правило, лучше адаптированы к широкому кругу сред, чем традиционные сорта, что имеет решающее значение для поддержки краткосрочной адаптации в условиях изменения климата.
Действительно, эта работа уже ведется. Консорциум селекционеров из CIRAD и Promecafe выпустил первую волну гибридных сортов F1, начиная с 1997 года (созданный путем скрещивания коммерческих сортов с «дикими» типами из коллекции зародышевой плазмы CATIE); вторая волна от CIRAD и ECOM была выпущена в 2010 году.
Учитывая успех этих первых волн гибридов F1, WCR считает, что они будут очень важны для успеха фермеров и будущего кофе. В настоящее время World Coffee Research проводит оценку дополнительных гибридных скрещиваний F1 в полевых испытаниях в четырех странах.
Результаты исследования добавляют правдивости многолетним наблюдениям о низком генетическом разнообразии арабики, которые делают вид чрезвычайно уязвимым в долгосрочной перспективе. Чтобы справиться с низким гено-разнообразием, заводчикам, вероятно, придется обратиться к другим видам кофе, таким как знаменитые гибридные производные Тимора, чтобы расширить «генетический инструментарий», доступный для кофе, чтобы противостоять вредителям, болезням, повышающимся температурам и другим угрозам.
Исследование объединило учёных со всего мира в частно-государственном партнёрстве для расшифровки «генетической истории» арабики. Результаты опирались на два ключевых элемента: завершение последовательности генома для арабики и генетическая характеристика сотен генетически разнообразных арабик.
