Исследователи из Университета штата Нью-Йорк в Буффало (США) сообщили, что в результате масштабной научной работы сумели определить точный возраст сорта Cofféa arábica, из зерен которого в настоящее время делают примерно 60% кофе в мире. Вдобавок они расшифровали геном множества сортов, сконструировали «генеалогическое древо» кофейной арабики и выполнили анализ генома родственных ей растений.
фото: rtek24.ru
По словам авторов научной статьи, опубликованной в журнале Nature Genetics, они выполнили столь точное и полное секвенирование, что полученный ими геном можно рассматривать в качестве эталонного для данного вида. На его основании исследователи проанализировали геном еще 39 сортов Cofféa arábica, включая образец 18 столетия, использованный шведским натуралистом Карлом Линнеем для того, чтобы дать наименование данному виду растений.
Происхождение вида
«С помощью геномных данных о существующих в настоящее время растениях мы вернулись в минувшее и воссоздали предельно правдивую картину продолжительной истории арабики. Кроме того, мы установили связи между культивируемыми на сегодняшний день сортами», – сказал профессор Виктор Альберт.
Такие образом, наряду с расшифровкой генома исследователи провели масштабный анализ.
Ранее было распространено мнение, согласно которому арабика появилась в результате скрещивания в природных условиях видов Coffea eugenioides и Coffea canephora и получения от обоих из них по два хромосомных набора. Однако установить точное время этого события не удавалось: оценки расходились в весьма широких пределах: от 1 млн до 10 тыс. лет назад.
Участники нового научного исследования создали компьютерную модель с учетом геномов различных сортов и определили три периода, во время каждого из которых мог возникнуть новый сорт растений. Самый ранний из них начался примерно 29 тыс. поколений (610 тыс. лет) назад.
Определено и место возникновения гибрида. Все выращиваемые в настоящее время сорта берут свое начало в регионе возле Баб-эль-Мандебского пролива, разделяющего Аравийский полуостров и африканский континент.
«Это согласуется со сведениями о том, что кофе, вероятно, начали выращивать в Йемене приблизительно в 15 столетии. Легенда гласит, что индийский монах по имени Баба Будан тайно вывез из Йемена знаменитые «семь семян» на свою родину примерно в 1600 году, и после этого вскоре появились сорта индийской арабики, а кофе распространился по всей планете», – отметили ученые.
При этом исследователи обращают внимание на то, что в сельском хозяйстве скрещивание сортов кофе не практикуется. Напротив, сохраняется их чистота. А потому существующие в настоящее время сорта кофе возникли довольно давно и, вполне возможно, ведут свое происхождение от йеменской арабики.
Спасение арабики
Эффективная численность кустов выращиваемой арабики на сегодняшний день составляет от 10 тыс. до 50 тыс. Причем производители ежегодно терпят убытки на $1-2 млрд вследствие кофейной ржавчины и сходных болезней, которые в теории способны привести к полному исчезновению всей популяции. Еще одна опасность исходит от изменения климата, затрудняющего выращивание.
Одна из главных причин подверженности арабики воздействию вредителей и заболеваний состоит в малом генетическом многообразии, связанном с особенностями использования сорта и немногочисленностью современной популяции. На сегодняшний день для выращивания Cofféa arábica подходят всего несколько регионов в мире с наиболее низкой угрозой патогенов и максимально благоприятным климатом.
«Всестороннее понимание возникновения и истории выведения существующих сортов играет определяющую роль в селекции новых сортов арабики, которые лучше приспособлены к изменению климатических условий», – заявил профессор Виктор Альберт.
Детально рассмотренная история эволюции, расшифрованный геном и установление родственных сортов обеспечили возможность определить, как популяция арабики отвечала на изменяющиеся климатические условия на планете в течение последних 100 тыс. лет.
Исследователи подробно изучили геоклиматическую историю восточноафриканского региона в ходе проведения множества работ, посвященных происхождению человека. За счет этого удалось установить, что уменьшение популяции сорта Cofféa arábica приблизительно совпадает с длительной засухой и снижением средних температур в период от 70 тыс. до 40 тыс. лет назад. В дальнейшем численность популяции сорта выросла, поскольку в регионе его произрастания в период с 15 тыс. до 6 тыс. лет назад сохранялся благоприятный для него климат.
Помимо этого, ученые установили, что примерно 30 тыс. лет произошло разделение диких сортов и видов кофе, которые в дальнейшем начали разводить люди. Однако затем они в течение довольно продолжительного периода могли скрещиваться друг с другом – этот процесс завершился приблизительно между 9 тыс. и 8 тыс. лет назад.
В ходе последней научной работы был установлен сорт арабики, обладающий наибольшей устойчивостью к заболеваниям. Это сорт Тимор (Timor) из Юго-Восточной Азии, представляющий собой гибрид робусты и арабики.
Детальные исследования Тимора и робусты обеспечили возможность определить «сильные стороны» их генома и посоветовать, куда следует двигаться селекционерам для выведения устойчивой к заболеваниям арабики.