咖啡基因组草图绘制完成有利于培育新品种

2020-01-15 投稿人 : www.abipar.com 围观 : 1766 次

咖啡基因组草图绘制完成有利于培育新品种“人们正在烘干咖啡豆”你手中的一杯咖啡可能经历了两次进化。科学家最近公布了咖啡的基因组测序结果,结果显示咖啡树合成咖啡因的机制与茶叶、可可豆和其他令人兴奋的植物中的基因完全不同。研究人员指出,咖啡基因组的第一稿揭示了咖啡中咖啡因的进化历史,并有助于开发新的咖啡品种,具有更好的风味和抵御气候变化和害虫的能力。

世界上大约有1100万公顷的土地种植咖啡树,而世界每天消耗超过20亿杯咖啡饮料。

世界各地的咖啡大致是通过研磨、烘焙和发酵两种咖啡豆而酿造的,这两种咖啡豆分别被称为罗布斯塔咖啡豆和阿拉伯咖啡豆。

一个国际研究小组现已在罗布斯塔咖啡基因组中鉴定出25,000多个蛋白质合成基因。罗布斯塔咖啡约占全球咖啡总产量的1/3,其中大部分用于生产雀巢咖啡等速溶咖啡品牌。

阿拉比卡咖啡含有较少的咖啡因,但它较低的酸度和苦味使它在咖啡爱好者中很受欢迎。

研究人员选择罗布斯塔咖啡进行测序,因为它的基因组比阿拉比卡咖啡简单。

咖啡因在睡眠不足的人沉迷于咖啡之前很久就进化了,也许是为了帮助咖啡树保护自己免受食肉动物的侵害并获得其他好处。例如,咖啡叶子比咖啡树的其他部分含有更多的咖啡因,当这些叶子落到地上时,它们会阻止其他植物在咖啡树附近生长。

victoralbert是美国纽约布法罗大学的基因学家,他参与了测序研究,他说:“咖啡因也会让授粉者上瘾,从而让他们想回来传播更多的花粉,就像我们人类对咖啡上瘾一样。”

研究人员在9月4日出版的美国杂志《科学》上报道了研究结果。

在这项研究中,科学家们还发现了一个将咖啡与其他植物区分开来的基因家族,正是这些基因使咖啡因含量高居咖啡树首位。研究人员发现,这些基因编码甲基转移酶,可以通过三步添加甲基将黄嘌呤核苷分子转化为咖啡因。相反,茶和可可豆使用不同于罗布斯塔咖啡研究者鉴定的甲基转移酶的酶来合成咖啡因。

albert认为这一发现表明植物产生咖啡因的能力至少进化了两次,一次来自咖啡树的祖先,另一次来自茶和可可豆的共同祖先。

研究人员表示,与葡萄和番茄等其他植物相比,咖啡基因更有可能产生生物碱和类黄酮,这与咖啡的香气和苦味密切相关。咖啡还含有更多的n-甲基转移酶,这是一种参与咖啡因合成的物质。

研究人员称,该基因的测序结果将能够识别出帮助咖啡树对抗咖啡锈病等疾病和应对气候变化的基因。

《科学》杂志的一篇文章强调,在全球咖啡植物多样性下降的背景下,有必要将咖啡基因组转化为一种新的工具来帮助种植咖啡。科学家必须分享香气、风味和其他特征的数据,并与出口咖啡的发展中国家开展国际合作,培育新的咖啡品种。

研究人员说,通过灭活制造咖啡因的基因,咖啡因也可以用来制造更美味的无咖啡因咖啡。转基因无咖啡因咖啡品种将会在不能忍受咖啡味道的人群中非常受欢迎。目前的脱咖啡因过程包括化学处理,这也会影响咖啡的味道。艾伯特说:“我每天早上都要喝一杯咖啡,但是我通常白天不喝,因为它会让我发抖。”

据国际咖啡组织估计,2013年全球咖啡产量为87亿吨,解决了50多个咖啡出口国近2600万人的就业问题,为这些国家创造了154亿美元的收入。(来源:中国科学日报)

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